车辆的充电控制装置的制作方法

专利名称：车辆的充电控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及车辆的充电控制，特别涉及具备利用从车辆外部的电源供给的电力对 车辆驱动用的蓄电装置进行充电的充电系统的车辆的充电控制。
背景技术：
作为有益于环境的车辆，近年来电动汽车、混合动力车、燃料电池车等受到注目。 这些车辆搭载有产生行驶驱动力的电动机和、储存向该电动机供给的电力的蓄电装置。混 合动力车是作为动力源搭载有电动机、并且还搭载有内燃机的车辆，燃料电池车是搭载有 燃料电池来作为车辆驱动用的直流电源的车辆。在这样的车辆中，已知能够从一般家庭的 电源对搭载于车辆的车辆驱动用的蓄电装置进行充电的车辆。例如，通过由充电电缆连接 设置于房屋的电源插座与设置于车辆的充电口，从而从一般家庭的电源向蓄电装置供给电 力。以下，将如此能够从车辆外部的电源对搭载于车辆的蓄电机构进行充电的车辆也称 为“插电式车辆”。在这样的插电式(plug-in)车辆中，例如在日本特开2000-270484号 公报(专利文献1)中公开了在充电开始后检测商用电源的断线、停电等异常的技术。日 本特开2000-270484号公报所公开的异常检测装置包括电机；电池；变换部，其连接在电 机与电池之间，根据开关信号将来自商用电源的交流电流经由电机变换为直流电流并供给 到电池；电压相位检测部，其连接在电机与商用电源之间，对商用电源电压进行零交叉on/ off (zero cross on/off)的判定，并且检测商用电源电压的电压相位；第一电流检测部，其 检测在电机的线圈中流动的交流电流；第二电流检测部，其检测从变换部供给到电池的直 流电流；指令值产生部，其基于充电用指令值、由第二电流检测部检测的检测结果、以及电 压相位来产生交流电流指令值；开关信号产生部，其基于交流电流指令值和由第一电流检 测部检测的检测结果来产生开关信号；异常检测部，其基于交流电流指令值和由第一电流 检测部检测的检测结果来检测异常。根据日本特开2000-270484号公报所公开的异常检测装置，按照开关信号，将来 自商用电源的交流电流经由电机变换为直流电流并供给到电池。并且，对商用电源的商用 电源电压进行零交叉on/off的判定，检测商用电源电压的电压相位，检测在电机的线圈中 流动的交流电流以及供给到电池的直流电流，并且，基于充电用指令值、直流电流的检测结 果以及电压相位来产生交流电流指令值，基于交流电流指令值和交流电流的检测结果来产 生开关信号。此外，基于交流电流指令值和交流电流的检测结果进行异常检测。因此，能够 在开始了充电后检测充电控制装置中发生的异常。此外，不需要新配置用于检测异常的特 别的传感器，所以能够降低异常检测装置的成本。专利文献1 日本特开2000-270484号公报

发明内容
然而，有时在充电电缆内设置有振荡器(oscillator)，所述振荡器生成基于能够 从电源向车辆供给的额定电流的大小等的脉冲宽度的导频信号。该导频信号被用于判断在车辆侧能否充电，但不仅是能否充电的判断，还希望将该导频信号用于检测例如车辆侧的 充电系统的启动、充电系统内的断线等。日本特开2000-270484号公报中，是基于商用电源 的交流电流的指令值和检测结果来检测充电控制装置的异常，但关于利用由充电电缆内的 振荡器生成的导频信号来检测异常或者进行充电控制的技术没有任何公开。本发明是为了解决上述的课题而完成的，其目的在于提供一种能够将来自充电电 缆内的振荡器的导频信号用作车辆的充电系统的启动信号的充电控制装置。本发明的充电控制装置对具备充电系统的车辆进行控制，所述充电系统利用从车 辆外部的电源经由充电电缆供给的电力来对蓄电装置进行充电。通过充电电缆连接电源 与车辆后，来自设置于充电电缆的振荡器的导频信号被输入到车辆。振荡器对导频信号的 电位从初始电位变化为了振荡电位进行响应，以基于能够向车辆供给的额定电流的大小的 脉冲宽度，使导频信号振荡。该充电控制装置包括被输入导频信号的控制导频线；电阻 元件，其连接在控制导频线与车辆地线之间，将导频信号的电位从初始电位变更为振荡电 位；切换部，其连接在控制导频线与电阻元件之间和电阻元件与车辆地线之间的任一方，被 切换为断开状态和连接状态的任一状态，所述断开状态是从控制导频线和车辆地线的任一 方断开了电阻元件的状态，所述连接状态是在控制导频线和车辆地线连接了电阻元件的状 态；以及控制部，其基于控制导频线的电位，开始充电系统的启动。控制部至少在充电电缆 连接于车辆时，将切换部控制为断开状态。根据本发明，在被输入来自设置于充电电缆的振荡器的导频信号(导频信号 CPLT)的控制导频线与车辆地线之间，连接有将导频信号的电位从初始电位变更为振荡电 位的电阻元件。该电阻元件，通过由控制部控制切换部，至少在充电电缆连接于车辆时，从 控制导频线与车辆地线的任一方断开。由此，至少在充电电缆连接于车辆时，导频信号的电 位不变更为振荡电位，所以导频信号不振荡而被保持为初始电位。因此，能够不使用复杂的 F/V(Frequency to Voltage)变换器而容易地对控制导频线的电位变化为了初始电位进行 判断，能够基于该判断结果，开始充电系统的启动。也即是，能够将来自振荡器的导频信号 用作车辆的充电系统的启动信号。其结果，能够提供能够将来自充电电缆内的振荡器的导 频信号用作车辆的充电系统的启动信号的充电控制装置。优选的是，控制部，在充电电缆连接于车辆时，将切换部控制为断开状态，并且在 充电系统的启动完成时，将切换部控制为连接状态。根据本发明，在充电电缆连接于车辆时，电阻元件从控制导频线和车辆地线的任 一方断开，所以能够将来自振荡器的导频信号用作充电系统的启动信号。进一步，在充电系 统启动完成时，电阻元件连接于控制导频线和车辆地线。由此，导频信号的电位变更为振荡 电位，所以以基于能够向车辆供给的额定电流的大小的脉冲宽度使导频信号振荡。因此，通 过检测导频信号的脉冲宽度，能够检测能够向车辆供给的额定电流。进一步优选的是，控制部还基于有无导频信号来判断充电电缆是否已连接于车 辆。根据本发明，基于有无导频信号来判断充电电缆是否已连接于车辆。因此，例如在 没有充电电缆与车辆的连接信号的情况下，或者在充电电缆与车辆的连接信号异常的情况 下，也能够适当地判断充电电缆与车辆是否连接。进一步优选的是，向车辆输入连接信号，该连接信号的输出根据充电电缆与车辆的连接状态而变化。控制部还基于连接信号与导频信号的比较结果来检测连接信号的异
堂
巾ο根据本发明，例如，在尽管充电电缆与车辆已连接、来自振荡器的导频信号被保持 为初始电位，但连接信号的输出表示充电电缆与车辆没有连接的情况下，能够检测连接信 号的异常。因此，能够容易地将来自振荡器的导频信号用于连接信号的异常检测。进一步优选的是，向车辆输入连接信号，该连接信号的输出根据充电电缆与车辆 的连接状态而变化。控制部，还在基于连接信号判断为充电电缆与车辆已连接的情况下，基 于控制导频线的电位，对已停止向电源供给电力和再次开始了向电源供给电力的至少任一 方进行检测。根据本发明，例如在连接信号的输出表示充电电缆与车辆已连接的情况下，当控 制导频线的电位是没有输入来自振荡器的导频信号时的电位时，能够判断为已停止向电源 供给电力。进一步，在控制导频线的电位从没有输入来自振荡器的导频信号时的电位变化 为了初始电位的情况下，能够判断为已从停电恢复。进一步优选的是，在充电电缆连接于车辆、并且经由车辆充电预约用的定时器连 接于电源的状态下，在变为了在定时器所设定的充电预约时间的情况下，向控制导频线输 入导频信号。根据本发明，在变为在定时器所设定的充电预约时间的情况下，向控制导频线输 入导频信号。因此，当变为充电预约时间时，控制导频线的电位从没有被输入导频信号时的 电位变为初始电位并被保持。因此，能够容易地对控制导频线的电位变化为了初始电位进 行判断，能够基于该判定结果，开始充电系统的启动。如此一来，例如，不在车辆侧设置定 时器功能，而仅通过将市场上销售的便宜的充电定时器连接在充电电缆与电源之间，就能 够在用户预约设定了的充电开始时刻(例如电力的使用费用便宜的夜间的时间段)开始充 H1^ ο


图1是作为搭载有本发明的第一实施例的充电控制装置的车辆的一例而示出的 插电式混合动力车的整体框图。图2是表示本发明的第一实施例的动力分配机构的列线图的图。图3是本发明的第一实施例的插电式混合动力车的电气系统的整体结构图。图4是与本发明的第一实施例的电气系统的充电系统相关的部分的概略结构图。图5是示出了由本发明的第一实施例的EVSE控制装置产生的导频信号的波形的 图。图6是用于说明本发明的第一实施例的充电系统的图。图7是本发明的第一实施例的充电控制装置的功能框图。图8是表示构成本发明的第一实施例的充电控制装置的CPU的控制构造的流程 图。图9是导频信号CPLT的时序图(其一)。图10是导频信号CPLT的时序图(其二)。图11是用于说明本发明的第一实施例的变形例的充电系统的图。
图12是导频信号CPLT和电缆连接信号PISW的时序图(其一)。图13是导频信号CPLT和电缆连接信号PISW的比较表。图14是表示构成本发明的第二实施例的充电控制装置的CPU的控制构造的流程 图。图15是导频信号CPLT和电缆连接信号PISW的时序图(其二)。图16是表示构成本发明的第三实施例的充电控制装置的CPU的控制构造的流程 图。图17是导频信号CPLT和电缆连接信号PISW的时序图(其三)。标号说明100发动机；110第一 MG ；112,122中性点；120第二 MG ；130动力分配机构；140减 速器；150蓄电装置；160驱动轮；170E⑶；171电压传感器；172电流传感器；200转换器； 210第一变换器；220第二变换器；250SMR ；260DFR ；270充电插口 ；280LC滤波器；300充电 电缆；310连接器；312限位开关；320插头；330CCID ；332继电器；334EVSE控制装置；400电 源插座；402电源；406充电定时器；502电阻电路；508,510输入缓冲器；512、514、520CPU ； 516电源；518车辆地线；522VL(1)检测部；524充电控制部；602振荡器；604电压传感器； 606电磁线圈；608漏电检测器；R(I)电阻元件；R(2)、R(3)下拉电阻元件；Sff(I) ,Sff(2)开 关；L(I)控制导频线；L(2)信号线。
具体实施例方式以下，参照附图对本发明的实施例进行说明。在以下的说明中，对同一部件标记同 一标号。它们的名称和功能也相同。因此，不重复进行对它们的详细说明。参照图1和图2，对具备本实施例的充电控制装置的混合动力车进行说明。需说明 的是，能适用本实施例的充电控制装置的车辆并不限于混合动力车，也可以是电动汽车。该插电式混合动力车具备发动机100、第一 MG (Motor Generator 电动发电 机)110、第二 MG120、动力分配机构130、减速器140、蓄电装置150、驱动轮160和E⑶(电子 控制单元)170。发动机100、第一 MGllO以及第二 MG120连结于动力分配机构130。插电式混合动 力车利用来自发动机100和第二 MG120的至少一方的驱动力来行驶。发动机100产生的动 力通过动力分配机构130被分配到两条路径。也即是，一方是经由减速器140向驱动轮160 传递的路径，另一方是向第一 MGllO传递的路径。第一 MGllO是交流旋转电机，例如是具有U相线圈、V相线圈和W相线圈的三相交 流同步电动机。第一MGllO使用通过动力分配机构130分配的发动机100的动力进行发电。 例如，当蓄电装置150的充电状态(以下也称为“S0C(State Of Charge)")变得低于预先 确定的值时，启动发动机100来由第一 MGllO进行发电，由第一 MGllO发电产生的电力，由 变换器(后述)从交流变换为直流，由转换器(后述)对电压进行调整并将其储存于蓄电 装置150。第二 MG120是交流旋转电机，例如是具有U相线圈、V相线圈和W相线圈的三相交 流同步电动机。第二 MG120使用蓄电装置150中储存的电力和由第一 MGllO发电产生的电 力中的至少任一方来产生驱动力。并且，第二 MG120的驱动力经由减速器140传递至驱动
7轮160。由此，第二MG120辅助发动机100，或利用来自第二MG120的驱动力使车辆行驶。在 图1中，驱动轮160是作为前轮示出的，但也可以代替前轮、或者与前轮一起，由第二 MG120 驱动后轮。在车辆制动时等，经由减速器140由驱动轮160驱动第二 MG120，第二 MG120作为 发电机进行工作。由此，第二 MG120作为将制动能量变换为电力的再生制动器进行工作。并 且，由第二 MG120发电产生的电力被储存到蓄电装置150中。动力分配机构130由包括太阳轮、小齿轮、行星架、齿圈的行星齿轮构成。小齿轮 与太阳轮和齿圈接合。行星架将小齿轮以能够自转的方式支撑，并且被连结于发动机100 的曲轴。太阳轮连结于第一 MGllO的旋转轴。齿圈连结于第二 MG120的旋转轴和减速器 140。并且，发动机100、第一 MGllO和第二 MG120经由由行星齿轮构成的动力分配机构 130而连结，由此如图2所示，发动机100、第一 MGllO和第二 MG120的转速成为在列线图中 以直线连结的关系。蓄电装置150是能够充放电的直流电源，例如由镍氢、锂离子等二次电池构成。蓄 电装置150的电压例如是200V左右。在蓄电装置150中，除了由第一 MGllO和第二 MG120 发电产生的电力之外，如后所述，储存从车辆外部的电源供给的电力。作为蓄电装置150，也 能够采用大容量的电容器，只要是能够暂时储存由第一 MGllO和第二 MG120产生的发电电 力、来自车辆外部的电源的电力，并能够向第二 MG120供给其储存的电力的电力缓冲器，则 可以是任何形式。发动机100、第一 MGllO和第二 MG120由E⑶170来控制。E⑶170可以按功能分割 为多个E⑶。关于E⑶170的构成后面进行描述。参照图3，对本实施例的混合动力车的电气系统进行说明。该电气系统具备蓄电 装置150、SMR(System Main Relay 系统主继电器)250、转换器200、第一变换器210、第 二变换器220、第一 MG110、第二 MG120、DFR(Dead Front Relay 死前端继电器、安全继电 器)260、LC 滤波器 280、充电插口(charging inlet) 270 以及 ECU170。SMR250设置在蓄电装置150与转换器200之间。SMR250是用于进行蓄电装置150 与电气系统的电连接/切断的继电器，由ECU170进行接通/断开控制。也即是，在车辆行 驶时和从车辆外部的电源向蓄电装置150充电时，SMR250被接通，蓄电装置150与电气系统 电连接。另一方面，在车辆系统停止时，SMR250被断开，蓄电装置150与电气系统电切断。转换器200包括电抗器、两个npn型晶体管和两个二极管。电抗器的一端连接于 蓄电装置150的正极侧，另一端连接于两个npn型晶体管的连接节点。两个npn型晶体管 串联连接，二极管与各npn型晶体管反向并联连接。作为npn 型晶体管，能够使用例如 IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor, 绝缘栅双极晶体管)。此外，也可以使用功率MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)等电力开关元件来代替npn
型晶体管。在从蓄电装置150向第一 MGl 10或第二 MG120供给电力时，转换器200基于来自 E⑶170的控制信号，对从蓄电装置150放电的电力进行升压并向第一 MGllO或第二 MG120 供给。另外，在对蓄电装置150充电时，转换器200对从第一 MGllO或第二 MG120供给的电力进行降压并向蓄电装置150输出。第一变换器210包括U相臂、V相臂和W相臂。U相臂、V相臂和W相臂相互并联 连接。各相臂包括串联连接的两个npn型晶体管，在各npn型晶体管上反向并联连接有二 极管。各相臂的两个npn型晶体管的连接点被连接于第一 MGllO中的对应的线圈端即与中 性点112不同的端部。并且，第一变换器210将从转换器200供给的直流电力变换为交流电力并向第一 MGllO供给。另外，第一变换器210将由第一MGllO发电产生的交流电力变换为直流电力并 向转换器200供给。第二变换器220也由与第一变换器210同样的结构构成，备相臂的两个npn型晶 体管的连接点被连接于第二 MG120中的对应的线圈端即与中性点122不同的端部。并且，第二变换器220将从转换器200供给的直流电力变换为交流电力并向第二 MG120供给。另外，第二变换器220将由第二MG120发电产生的交流电力变换为直流电力并 向转换器200供给。进一步，在从车辆外部的电源进行蓄电装置150的充电时，第一变换器210和第二 变换器220，通过后述的方法，基于来自ECU170的控制信号将从车辆外部的电源提供到第 一 MGllO的中性点112和第二 MG120的中性点122的交流电力变换为直流电力，向转换器 200供给该变换后的直流电力。DFR260设置在连接于中性点112、122的电力线对与连接于LC滤波器280的电 力线对之间。DFR260是用于进行充电插口 270与电气系统的电连接/切断的继电器，由 E⑶170进行接通/断开控制。也即是，在车辆行驶时，DFR260断开，电气系统与充电插口 270电切断。另一方面，在从车辆外部的电源向蓄电装置150充电时，DFR260接通，充电插 口 270与电气系统电连接。LC滤波器280设置在DFR260与充电插口 270之间，在从车辆外部的电源向蓄电 装置150充电时，防止从插电式混合动力车的电气系统向车辆外部的电源输出高频率的噪声。充电插口 270是用于从车辆外部的电源接受充电电力的电力接口。在从车辆外部 的电源向蓄电装置150充电时，在充电插口 270连接用于从车辆外部的电源向车辆供给电 力的充电电缆的连接器。ECU170生成用于驱动SMR250、DFR260、转换器200、第一变换器210以及第二变换 器220的控制信号，控制该各装置的动作。参照图4，对与本实施例的电气系统中的充电系统相关的部分进行说明。连 结插电式混合动力车与车辆外部的电源的充电电缆300包括连接器310、插头320、和 CCID (Charging Circuit Interrupt Device，充电电路中断设备)330。连接器310被构成为能够与设置于车辆的充电插口 270连接。在连接器310上设 有限位开关(limit switch) 312。并且，当连接器310与充电插口 270连接时，限位开关312 工作，将表示连接器310已连接到充电插口 270的电缆连接信号PISW输入至E⑶170。插头320连接于例如设置在房屋的电源插座400。从电源402 (例如系统电源)向 电源插座400供给交流电力。CCID330 包括继电器 332 和 EVSE (Electric Vehicle Supply Equipment 电动车辆供电设备)控制装置334。继电器332被设置于用于从电源402向插电式混合动力车供 给充电电力的电力线对。继电器332由EVSE控制装置334进行接通/断开控制，在继电器 332断开时，从电源402向插电式混合动力车供给电力的电路被切断。另一方面，在继电器 332接通时，能够从电源402向插电式混合动力车供给电力。EVSE控制装置334，在插头320连接于电源插座400时，利用从电源402供给的电 力进行动作。并且，EVSE控制装置334，产生经由控制导频线向车辆的E⑶170发送的导频 信号CPLT，当连接器310连接于充电插口 270、且导频信号CPLT的电位降低至规定值时，按 规定的占空因数(脉冲宽度相对于振荡周期的比)使导频信号CPLT振荡。该占空因数基于能够从电源402经由充电电缆300向车辆供给的额定电流来设 定。在车辆侧设置有电压传感器171和电流传感器172。电压传感器171检测充电插 口 270与LC滤波器280之间的电力线对间的电压VAC，向E⑶170输出其检测值。电流传 感器172检测在DFR260和第一 MGllO的中性点112的电力线上流动的电流IAC，向E⑶170 输出其检测值。电流传感器172也可以设置在DFR260和第二 MG120的中性点122的电力线上。参照图5，对由EVSE控制装置334产生的导频信号CPLT进行说明。导频信号CPLT 按规定的周期T进行振荡。在此，基于能够从电源402经由充电电缆300向车辆供给的额 定电流来设定导频信号CPLT的脉冲宽度Ton。并且，根据以脉冲宽度Ton相对于周期T的 比来表示的占空比(duty)，使用导频信号CPLT从EVSE控制装置334向车辆的E⑶170通知 额定电流。额定电流按每种充电电缆来确定，如果充电电缆的种类不同，则额定电流也不同， 所以导频信号CPLT的占空比也不同。并且，车辆的E⑶170，经由控制导频线接收从设置于 充电电缆300的EVSE控制装置334发送的导频信号CPLT，检测其接收到的导频信号CPLT 的占空比，由此能够检测能够从电源402经由充电电缆300向车辆供给的额定电流。当在车辆侧充电准备完成时，EVSE控制装置334使继电器332接通。参照图6，进一步对与本实施例的电气系统中的充电系统相关的部分进行说明。设置于充电电缆300的CCID330，除了继电器332和EVSE控制装置334以外，还包 括电磁线圈606和漏电检测器608。EVSE控制装置334包括振荡器602、电阻元件R(I)和 电压传感器604。振荡器602利用从电源402供给的电力来工作。并且，在由电压传感器604检测 出的导频信号CPLT的电位处于规定的初始电位V(I)(例如12V)附近时，振荡器602输出 非振荡的信号，当导频信号CPLT的电位降低到比V(I)低的规定的振荡电位V(2)(例如9V) 时，振荡器602输出以规定的频率(例如IkHz)和占空因数进行振荡的信号。此夕卜，当导频信号CPLT的电位在规定的电位V (3)(例如6V)附近时，EVSE控制装 置334向电磁线圈606供给电流。电磁线圈606，在从EVSE控制装置334被供给电流时产 生电磁力，将继电器332设为接通状态。导频信号CPLT的电位，如后所述，通过切换ECU170 的电阻电路502的电阻值来进行操作。漏电检测器608被设置于用于从电源402向插电式混合动力车供给充电电力的电 力线对，检测有无漏电。具体而言，漏电检测器608检测在电力线对中向彼此相反的方向流动的电流的平衡状态，当该平衡状态打破时，则检测到发生漏电。虽然没有特别图示，但当 由漏电检测器608检测到漏电时，切断向电磁线圈606的供电，断开继电器332。另一方面，设置于插电式混合动力车的E⑶170包括电阻电路520、输入缓冲器 508、510以及CPU (Control Processing Unit 控制处理单元)520。电阻电路502包括下 拉电阻元件 R(2)、R(3)、和开关 SW(I)、Sff (2)。CPU520 包括 CPU512 和 CPU514。下拉电阻元件R(2)和开关SW(I)串联连接在对导频信号CPLT进行通信的控制导 频线L(I)与车辆地线518之间。下拉电阻元件R(3)和开关SW⑵串联连接在控制导频线L(I)与车辆地线518之 间，与串联连接的下拉电阻元件R(2)和开关SW(I)并联连接。在图6中，示出了开关SW(2) 连接在下拉电阻元件R(3)与车辆地线518之间的例子，但也可以将开关SW(2)连接在控制 导频线L(I)与下拉电阻元件R(3)之间。开关SW⑴由来自CPTO12的控制信号来接通/断开。当开关SW(I)被接通时，下 拉电阻元件R(2)与车辆地线518变为连接状态。当开关SW(I)被断开时，下拉电阻元件 R(2)与车辆地线518变为非连接状态。在没有进行充电的状态下，开关SW(I)被断开，下拉 电阻元件R(2)与车辆地线518变为非连接状态。即，在充电电缆300连接于车辆时，开关 Sff (2)断开，下拉电阻元件R(3)与车辆地线518被切断。在开关SW(2)上连接有由来自CPTO14的控制信号控制供给电力的电源516。当通 过来自CPTO14的控制信号从电源516向开关SW⑵供给电力时，开关SW⑵被接通，下拉 电阻元件R(3)与车辆地线518变为连接状态。当通过来自CPTO14的控制信号切断从电源 516向开关SW(2)供给电力时，开关SW(2)被断开，下拉电阻元件R(3)与车辆地线518变为 非连接状态。在没有进行充电的状态下，开关SW(2)被断开，下拉电阻元件R(3)与车辆地 线518变为非连接状态。需说明的是，开关SW⑵与开关SW(I)同样地，可以构成为通过来自CPTO12的控 制信号来进行接通/断开。在以下的说明中，在不需要对来自CPTO12的控制信号和来自 CPU514的控制信号进行区别说明的情况下，作为开关SW(I)、SW(2)通过来自CPTO20的控 制信号来进行接通/断开的情况进行说明。电阻电路502根据来自CPTO20的控制信号使开关SW(I)、SW(2)接通/断开，从而 切换导频信号CPLT的电位。也即是，在根据来自CPTO20的控制信号，开关SW⑴被断开、且开关SW(2)被断开 时，下拉电阻元件R(2)、R(3)分别变为与车辆地线518非连接状态，导频信号CPLT的电位 被维持在初始电位V(I)。由此，导频信号CPLT被维持为非振荡状态。根据来自CPTO20的控制信号，在开关SW(I)被断开的状态下，当开关SW⑵被接 通时，下拉电阻元件R(3)与车辆地线518连接，所以导频信号CPLT的电位降低至振荡电位 V(2)。进一步，根据来自CPTO20的控制信号使开关SW(I)接通时，下拉电阻元件R(2)、R(3) 分别连接于车辆地线518，所以导频信号CPLT的电位进一步降低至规定的电位V (3)。输入缓冲器508接收控制导频线L(I)的导频信号CPLT，向CPTO12输出其接收到 的导频信号CPLT。输入缓冲器510从与连接器310的限位开关312连接的信号线L(2)接收电缆连 接信号PISW，向CPTO14输出其接收到的电缆连接信号PISW。
在信号线L(2)上从ECU170施加预先确定的电压(例如与初始电位V(I)相同程 度的电压)，在连接器310与充电插口 270没有连接的状态下，电缆连接信号PISW为高电 平。当连接器310连接于充电插口 270、且限位开关312被接通时，信号线L(2)的电位变为 接地电平，电缆连接信号PISW变为低电平。也即是，电缆连接信号PISW为低电平是表示处 连接了充电电缆300与车辆的状态。CPU514基于来自输入缓冲器510的电缆连接信号PISW来进行连接器310与充电 插口 270的连接判定。并且，CPU514向CPTO12输出其判定结果。参照图7，对本实施例的充电控制装置的功能框图进行说明。如图7所示，该充电 控制装置包括VL(I)检测部522和充电控制部524。VL(I)检测部522检测控制导频线L(I)相对于车辆地线518的电位(控制导频 线L(I)与车辆地线518的电压)VL(1)，将表示检测结果的信号输出到充电控制部524。控 制导频线L(I)的电位，在没有从充电电缆300输入导频信号CPLT的状态下为V(O)(例如 0V)，在输入了导频信号CPLT的状态下变为导频信号CPLT的电位。需说明的是，在充电电 缆300没有连接于充电插口 270的情况、虽然充电电缆300已连接于充电插口 270但充电电 缆300没有连接于电源插座400的情况、虽然充电电缆300已连接于充电插口 270和电源 插座400但处于没有向电源402供给电力的停电状态的情况的任一情况下，导频信号CPLT 都没有被输入到控制导频线L(I)。充电控制部524基于蓄电装置150的SOC和来自VL(I)的检测部522的信号，控 制开关SW(I)、Sff (2)、DFR260、SMR250、转换器200、变换器210、220，进行充电系统的启动、 充电准备，并且控制来自充电电缆300的充电电力。具有这样的功能块的本实施例的控制装置，能够通过以数字电路、模拟电路的结 构作为主体的硬件来实现，也能够通过以ECU170所包含的CPTO20及存储器和、从存储器中 读出并在CPTO20中执行的程序作为主体的软件来实现。一般而言，在以硬件来实现的情况 下在动作速度方面有利，在以软件来实现的情况下在设计变更方面有利。以下，对作为软件 实现了控制装置的情况进行说明。存储有这样的程序的存储介质也是本发明的一种方式。参照图8，对本实施例的充电控制装置即CPTO20执行的程序的控制构造进行说 明。该程序按预先确定的周期重复执行。在步骤(以下，将步骤简称为S) 100中，CPTO20判断控制导频线L(I)相对于车辆 地线518的电位VL⑴是否从电位V(O)变化为了初始电位V(l)。当变为初始电位V(I)时 (S100中为“是”)，处理移至S102。否则(S100中为“否”)，该处理结束。在S102中，CPTO20开始充电系统的启动。例如，在CPTO12进行了所述的SlOO的 处理的情况下，CPU512将启动CPTO14的指令发送到CPTO14。在S104中，CPTO20判断充电系统的启动是否完成。例如，在CPTO12从CPTO14接 收到对所述的S102的启动指令的响应信号的情况下，CPU520判断为充电系统的启动已完 成。在S106中，CPU520将接通开关SW(2)的控制信号发送到开关SW⑵。在S108中，CPTO20开始充电准备。例如，CPU520基于蓄电装置150的S0C、根据 导频信号CPLT的占空比检测出的额定电流等，判断是否能够从充电电缆300进行充电，在 判断为能够充电的情况下，使转换器200和变换器210、220在能够工作的状态下待机。
在SllO中，CPTO20判断充电准备是否完成。当判断为充电准备已完成时(S110 中为“是”)，处理移至S112。否则(S110中为“否”)，处理返回S110，等待直到充电准备完 成。在S112中，CPU520将接通开关SW(I)的控制信号发送到开关SW(I)。在S114中，CPTO20接通SMR250和DFR260，开始充电。由此，来自电源402的交流 电力被供给到第一MGllO的中性点112和第二 MG120的中性点122，执行蓄电装置150的充 电控制。在S116中，CPTO20判断充电是否结束。例如，在蓄电装置150的SOC达到了预先 确定的值时，CPTO20判断为充电已结束。当判断为充电已结束时(S116中为“是”)，处理移 至S118。否则(S116中为“否”)，处理返回S116，等待直到充电结束。在Sl 18中，CPU520分别发送断开开关SW⑴、SW⑵的控制信号。对基于以上那样的构造和流程图的、由本实施例的充电控制装置控制的导频信号 CPLT的变动(behavior)进行说明。(充电开始时)在时刻T (1)，当用户将充电电缆300连接于电源插座400时，来自电源402的电力 被供给到EVSE控制装置334，导频信号CPLT的电位如图9所示，从V(O) (OV)上升到初始电 位V⑴。在时刻T (2)，当用户将充电电缆300连接于充电插口 270 (即车辆)时，导频信号 CPLT被输入到车辆侧的控制导频线L(I)。在此，以往没有设置开关SW (2)，处于下拉电阻元件R (3)始终连接于车辆地线518 的状态，所以在充电电缆300连接于了充电插口 270的时刻T (2)，导频信号CPLT从初始电 位V(I)下降到振荡电位V(2)，充电电缆300的振荡器602会使导频信号CPLT振荡(参照 图9的单点划线B)。因此，当要将导频信号CPLT用作充电系统的启动信号时，需要使用复 杂的F/V (Frequency to Voltage，频率到电压)转换器。于是，在本实施例中，在下拉电阻元件R(3)与车辆地线518之间设置开关SW(2)， 在不进行充电的状态下，断开SW(2)，使下拉电阻元件R(3)与车辆地线518变为非连接状 态。由此，如图9的实线A所示，即使在时刻T(2)将充电电缆300连接于车辆，导频信 号CPLT的电位也被保持在初始电位V(l)。因此，即使不使用复杂的F/V转换器，也能够容 易地对控制导频线L(I)的电位VL⑴从V(O)变为了 V(I)进行判断。并且，在电位VL⑴ 从V(O)变为了 V(I)的情况下(S100中为“是”)，判断为充电电缆300的连接器310已被 连接于充电插口 270，能够开始充电系统的启动(S102)。由此，即使例如电缆连接信号PISW 的检测电路和/或充电电缆300内的限位开关312发生故障，也能够适当地通过电位VL (1) 对充电电缆300已连接于车辆进行判断，开始充电系统的启动。在时刻T(3)，当充电系统的启动完成(S104中为“是”)，开关SW⑵被接通(S106) 时，导频信号CPLT的电位降低到振荡电位V (2)，在时刻T (4)开始导频信号CPLT的振荡，开 始充电准备(S108)。在时刻Τ(5)，当充电准备完成(S110中为“是”)，开关SW(I)被接通 (S112)时，导频信号CPLT的电位进一步降低到电位V(3)。由此，充电电缆300内的连接器 310内的继电器332被接通，并且，在车辆侧，SMR250和DFR260被接通，开始充电(S114)。
(充电完成时)如图10所示，在时刻T(6)，当充电完成时(S116中为“是”)，开关SW(I)和开关 Sff (2)被断开(Si 18)。在此，以往没有设置开关SW(2)，在充电完成了的时刻Τ(6)即使断开开关SW(I)， 也处于下拉电阻元件R(3)始终连接于车辆地线518的状态。因此，导频信号CPLT的电位 仅从V (3)上升到振荡电位V (2)，在充电完成后也会继续导频信号CPLT的振荡(参照图10 的单点划线B)，变为了与充电开始时充电电缆300连接于了车辆时相同的状态(参照图9 的单点划线B)。因此，需要重新实施用于禁止再充电的处理。于是，在本实施例中，在下拉电阻元件R(3)与车辆地线518之间设置开关SW(2)， 在充电完成时断开开关SW(I)、SW(2)，使得下拉电阻元件R(2)、R(3)的双方变为与车辆地 线518非连接状态。进一步，只要控制导频线L(I)的电位VL(I)不从电位V(O)变为初始 电位V(l)，就不开始充电系统的启动(S100中为“否”)。由此，如图10的实线A所示，在充电完成时，控制导频线L(I)的电位VL(I)不从 电位V(O)变为初始电位V(I)，所以不开始充电系统的启动(S100中为“否”)，不进行再充 电。由此，能够无需新实施用于禁止再充电的处理而禁止充电完成后的再充电、过放电。如上所述，根据本实施例的充电控制装置，在车辆侧设置下拉电阻元件，在该下拉 电阻元件与车辆地线之间设置开关，在不进行充电的状态下使下拉电阻元件和车辆地线变 为非连接状态，所述下拉电阻元件用于使从设置于充电电缆内的振荡器输出的导频信号 CPLT的电位从初始电位V(I)变更为振荡电位V(2)。由此，即使充电电缆连接于车辆，导频 信号CPLT也不振荡，导频信号CPLT的电位被保持在初始电位V(I)。因此，能够容易地对导 频信号CPLT的电位变为了初始电位V(I)进行判断。因此，能够容易地将导频信号CPLT用 作充电系统的启动信号。(第一实施例的变形例)在上述的第一实施例的充电控制装置中，如图11所示，可以在插头320与电源插 座400之间设置充电定时器406。该充电定时器406是通常在市场上流通的便宜的定时器。充电定时器406，在达到 用户预约设定的充电开始时刻之前，切断从电源402向充电电缆300的电力供给，当变为充 电开始时刻时，开始从电源402向充电电缆300供给电力。充电定时器406也可以具备在 用户预约设定了的充电结束时刻切断来自电源402的电力供给的功能。参照图12，对利用了这样的充电定时器406时导频信号CPLT和电缆连接信号 PISW的变动进行说明。电缆连接信号PISW的信号电平，在用户事先将充电电缆300连接于了车辆的时刻 T(7)，从高电平变为低电平，即使到了预约设定的充电开始时刻T(8)也保持低电平不变。 因此，不能将电缆连接信号PISW用作利用了充电定时器406时的充电系统的启动信号。另一方面，在到达预约设定的充电开始时间Τ(8)之前，来自电源402的电力不被 供给到EVSE控制装置334，所以如图12所示，导频信号CPLT的电位保持V(O) (OV)不变。然 后，在到达了充电开始时刻Τ(8)的时刻，来自电源402的电力被供给到EVSE控制装置334， 如图12所示，导频信号CPLT的电位从V(O)变化为初始电位V(l)。在接通开关SW(2)的 时刻T (9)以前，与上述的第一实施例同样地，导频信号CPLT的电位保持在初始电位V(l)。
14因此，能够容易地对电位VL(I)从V(O)变为了 V(I)进行判断。那么，在电位VL(I)从电位 V(O)变为了初始电位V(I)的情况下(S100中为“是”)，开始充电系统的启动(S102)。如此，在车辆侧不设置充电定时器功能而仅在插头320与电源插座400之间连接 市场上的便宜的充电定时器，就能够在用户预约设定了的充电开始时刻(例如电力的使用 费用便宜的夜间的时间段)开始充电。(第二实施例)以下，对本实施例的充电控制装置进行说明。本实施例的充电控制装置，与上述的 第一实施例的充电控制装置的结构相比，在如下方面不同CPTO20除了所述的图8所示的 控制构造的程序之外还执行后述的图14所示的控制构造的程序。除此以外的结构，是与上 述的第一实施例的充电控制装置的结构相同的结构。它们的功能也相同。因此，关于它们 的详细说明在此不重复。图13是表示电缆连接信号PISW的信号状态和充电电缆300的状态中的导频信号 CPLT的电位和电缆连接信号PISW的电平的表。在图13中，所谓异常状态意味着限位开关 312发生故障或者信号线L(2)断线时的电缆连接信号PISW的信号状态。所谓连接状态意 味着充电电缆300已连接于车辆和电源402，所谓未连接状态意味着充电电缆300与车辆和 电源402的任一个都没有连接。此外，所谓待机状态意味着虽然充电电缆300与车辆已连 接、但来自电源402的电力未被供给到充电电缆300的状态(充电电缆300没有连接于电 源402的状态、充电电缆300已连接于电源402但没有到达充电定时器设定的充电开始时 刻的状态、充电电缆300已连接于电源402但由于停电而电力没有被供给到电源402的状 态)。需说明的是，导频信号CPLT的值都是正常值。从图13可知，电缆连接信号PISW在正常状态和异常状态的任一状态下都能变为 高电平，但是尽管导频信号CPLT的电位为初始电位V(I)但电缆连接信号PISW为高电平的 情况，仅为电缆连接信号PISW处于异常状态(限位开关312发生故障或者信号线L (2)断 线的状态)的情况。于是，本实施例的充电控制装置，比较电缆连接信号PISW与导频信号 CPLT，由此检测电缆连接信号PISW的异常(即限位开关312的故障或信号线L (2)的断线)。参照图14，对构成本实施例的充电控制装置的CPTO20执行的程序的控制构造进 行说明。在S200中，CPTO20判断控制导频线L(I)的电位VL(I)是否为初始电位V(I)。若 为初始电位V(1)(S200中为“是”)，则处理移至S202。否则(S200中为“否”)，该处理结束。在S202中，CPTO20判断电缆连接信号PISW是否为高电平。若为高电平(S202中 为“是”)，则处理移至S204。否则(S202中为“否”)，处理移至S206。在S204中，CPTO20判断为电缆连接信号PISW异常、限位开关312发生故障或者 信号线L(2)发生断线。在S206中，CPTO20判断为电缆连接信号PISW正常。对基于以上那样的构造和流程图的、由本实施例的充电控制装置进行的电缆连接 信号Pisw的异常检测进行说明。如图15所示，在从充电电缆300连接于了车辆的时刻T(IO)到开关SW⑵被接通 的时刻T(12)的期间，当尽管导频信号CPLT被维持在V(I)但电缆连接信号PISW被维持在 高电平不变时(S200中为“是”、S202中为“是”)，判断为电缆连接信号PISW异常、限位开 关312发生故障或者信号线L (2)发生断线(S204)。
如上所述，根据本实施例的充电控制装置，在下拉电阻元件与车辆地线之间设置 开关，在没有进行充电的状态下，使下拉电阻元件和车辆地线为非连接状态，所述下拉电阻 元件用于使导频信号CPLT的电位从初始电位V(I)变更为振荡电位V(2)。因此，能够容易 地对控制导频线的电位被保持在初始电位V(I)进行判断。并且，在尽管导频信号CPLT被 保持在初始电位V(I)但检测出电缆连接信号PISW保持高电平不变的情况下，能够判断为 电缆连接信号PISW异常。因此，能够容易地将导频信号CPLT用于电缆连接信号PISW的异 常检测。(第三实施例)以下，对本实施例的充电控制装置进行说明。本实施例的充电控制装置，与上述的 第一实施例的充电控制装置的结构相比，在如下方面不同CPTO20除了所述的图8所示的 控制构造的程序之外还为了检测停电以及从停电的恢复而执行后述的图16所示的控制构 造的程序。除此以外的结构，是与上述的第一实施例的充电控制装置的结构相同的结构。它 们的功能也相同。因此，关于它们的详细说明在此不重复。参照图16，对构成本实施例的充电控制装置的CPTO20执行的程序的控制构造进 行说明。在S300中，CPTO20判断电缆连接信号PISW是否为低电平。若为低电平(S300中 为“是”)，则处理移至S302。否则(S300中为“否”)，该处理结束。在S302中，CPTO20判断控制导频线L(I)的电位VL(I)是否为电位V(O)。若为 V(O) (S302中为“是”)，则处理移至S304。否则(S302中为“否”)，该处理结束。在S304中，CPTO20判断为停电。需说明的是，在此所谓的停电是指向电源402的 电力供给停止了的状态。在S306中，CPTO20判断控制导频线L(I)的电位VL(I)是否从电位V(O)变为了初 始电位V(l)。若从电位V(O)变为初始电位V(1)(S306中为“是”)，则处理移至S308。否 则(S306中为“否”)，处理返回S306，等待直到从电位V(O)变为初始电位V(l)。在S308中，CPTO20判断为已从停电恢复。即，判断为再次开始了向电源402的电
力供给。对基于以上那样的构造和流程图的、由本实施例的充电控制装置进行的停电和停 电的恢复的判断进行说明。如图17所示，在充电电缆300连接于了车辆的时刻T(13)，电缆连接信号PISW从 高电平变为低电平，但因为处于停电中，所以导频信号CPLT的电位，在直到从停电恢复的 时刻Τ(14)的期间，保持电位V(O)不变。于是，当尽管电缆连接信号PISW处于低电平但控 制导频线L(I)的电位VL(I)维持在电位V(O)不变时(S300中为“是”、S302中为“是”)， 判断为停电(S304)。当在之后的时刻Τ(14)从停电恢复时，如图17所示，导频信号CPLT的电位从电 位V(O)自动变为初始电位V(l)。于是，在检测出控制导频线L(I)的电位VL(I)变为了初 始电位V(I)的情况下(S306中为“是”)，判断为已从停电恢复(S308)。需说明的是，即使 在从停电恢复时，也与上述的第一实施例同样地，导频信号CPLT的电位被保持在初始电位 V(I)，直到开关SW(2)被接通。如上所述，根据本实施例的充电控制装置，在下拉电阻元件与车辆地线之间设置开关，在没有进行充电的状态下，使下拉电阻元件和车辆地线为非连接状态，所述下拉电阻 元件用于使导频信号CPLT的电位从初始电位V(I)变更为振荡电位V(2)。因此，能够容易 地对控制导频线的电位被保持在初始电位V(I)进行判断。并且，在电缆连接信号PISW为低 电平的情况下，当检测出控制导频线L(I)的电位VL⑴从处于电位V(O)的状态变为了初 始电位V(I)时，能够判断为已从停电恢复。进一步，即使在从停电恢复时，也能够通过控制 导频线L(I)的电位VL⑴从电位V(O)变为了初始电位V(I)来开始充电系统的启动。因 此，在停电恢复时，即使用户不进行再次拔插充电电缆300等的繁复作业，也能够再次开始 充电，能够提高用户的便利性。 应该认为，本次公开的实施方式，在所有方面都只是例示而并非限制性的内容。本 发明的范围并不是由上述的说明而是由权利要求所表示，包括与权利要求同等的含义和范 围内的所有变更。
权利要求
一种充电控制装置，该充电控制装置是具备充电系统的车辆的充电控制装置，所述充电系统利用从车辆外部的电源(402)经由充电电缆(300)供给的电力来对蓄电装置(150)进行充电，通过所述充电电缆(300)连接所述电源(402)与所述车辆后，来自设置于所述充电电缆(300)的振荡器(602)的导频信号(CPLT)被输入到所述车辆，所述振荡器(602)对所述导频信号(CPLT)的电位从初始电位变化为了振荡电位进行响应，以基于能够向所述车辆供给的额定电流的大小的脉冲宽度，使所述导频信号(CPLT)振荡，所述充电控制装置包括被输入所述导频信号(CPLT)的控制导频线(L(1))；电阻元件(R(3))，其连接在所述控制导频线(L(1))与车辆地线之间，将所述导频信号(CPLT)的电位从所述初始电位变更为所述振荡电位；切换部(SW(2))，其连接在所述控制导频线(L(1))与所述电阻元件(R(3))之间和所述电阻元件(R(3))与所述车辆地线之间的任一方，被切换为断开状态和连接状态的任一状态，所述断开状态是从所述控制导频线(L(1))和所述车辆地线的任一方断开了所述电阻元件(R(3))的状态，所述连接状态是在所述控制导频线(L(1))和所述车辆地线连接了所述电阻元件(R(3))的状态；以及控制部(520)，其基于所述控制导频线(L(1))的电位，开始所述充电系统的启动，所述控制部(520)，至少在所述充电电缆(300)连接于所述车辆时，将所述切换部(SW(2))控制为所述断开状态。
2.根据权利要求1所述的充电控制装置，其中，所述控制部(520)，在所述充电电缆(300)连接于所述车辆时，将所述切换部(SW(2)) 控制为所述断开状态，并且在所述充电系统的启动完成时，将所述切换部(SW(2))控制为 所述连接状态。
3.根据权利要求1所述的充电控制装置，其中，所述控制部(520)还基于有无所述导频信号(CPLT)来判断所述充电电缆(300)是否 已连接于所述车辆。
4.根据权利要求1所述的充电控制装置，其中，向所述车辆输入连接信号(PISW)，该连接信号的输出根据所述充电电缆(300)与所述 车辆的连接状态而变化，所述控制部(520)还基于所述连接信号(PISW)与所述导频信号(CPLT)的比较结果来 检测所述连接信号(PISW)的异常。
5.根据权利要求1所述的充电控制装置，其中，向所述车辆输入连接信号(PISW)，该连接信号的输出根据所述充电电缆(300)与所述 车辆的连接状态而变化，所述控制部(520)，还在基于所述连接信号(PISW)判断为所述充电电缆(300)与所述 车辆已连接的情况下，基于所述控制导频线(L(I))的电位，对已停止向所述电源(402)供 给电力和再次开始了向所述电源(402)供给电力的至少任一方进行检测。
6.根据权利要求1所述的充电控制装置，其中，在所述充电电缆(300)连接于所述车辆、并且经由车辆充电预约用的定时器(406)连 接于所述电源(402)的状态下，在变为了在所述定时器(406)所设定的充电预约时间的情况下，向所述控制导频线(L(I))输入所述导频信号(CPLT)。
全文摘要
设置于充电电缆的振荡器(602)，在导频信号(CPLT)的电位处于V(1)附近时输出非振荡的信号，当降低到V(2)时输出振荡的信号。设置于插电式混合动力车的下拉电阻元件(R(3))连接在控制导频线(L(1))与车辆地线(518)之间，由此将导频信号(CPLT)的电位从V(1)变更为V(2)。开关(SW(2))串联连接在下拉电阻元件(R(3))与车辆地线(518)之间。当充电电缆连接于车辆时，开关(SW(2))被断开，下拉电阻元件(R(3))与车辆地线(518)被切断。
文档编号H02J7/00GK101909928SQ20088012494
公开日2010年12月8日 申请日期2008年12月10日 优先权日2008年1月16日
发明者唐见昌宏, 石井健一, 福井诚志, 釜贺隆市 申请人:丰田自动车株式会社;富士通天株式会社