JP2011109794A - プラグイン充電自動車の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プラグイン充電用のリレーに異常が発生しても、部品コストや製造コストの上昇を来たすことなく、安全を確保することができるプラグイン充電自動車の制御装置を提供する。
【解決手段】プラグイン充電自動車は、第１給電線Ｌｈ１に介装した第１リレーＲＹｈ１と、第１リレーの下流側で第１給電線に第２給電線Ｌｈ２を分岐接続する第２リレーＲＹｈ２とが車両後部に設置され、第２給電線に接続され、車両外部から供給される電力でバッテリを充電する充電器１８が車両前部に設置され、車両の走行モード時または充電器によるバッテリＢ１の充電モード時に、第１リレーをオン制御し、走行モード時に第２給電線を介してバッテリＢ１から充電器１８へ流出する電流を阻止するように、第２リレーの下流側近傍で第２給電線に設けられたスイッチ素子ＳＷ１を制御する制御装置を備えている。
【選択図】図５

Description

本発明は、プラグイン充電自動車の制御装置に関する。

車両の走行用動力源として内燃機関と電動モータを備えたハイブリッド自動車が実用化されている。ハイブリッド自動車には、電動モータに電力を供給するニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の二次電池でなる高圧のバッテリが搭載されている。

特許文献１には、電動モータによる車両の走行距離を稼ぐために、車両外部から供給される電力により高圧のバッテリを充電可能なプラグイン充電方式のハイブリッド自動車が提案されている。

このようなハイブリッド自動車は、図１に示すように、バッテリＢ１と、バッテリＢ１からモータ駆動回路２０への第１給電線Ｌｈ１に介装した第１リレーＲＹｈ１と、第１リレーＲＹｈ１の下流側で第１給電線Ｌｈ１に第２給電線Ｌｈ２を分岐接続する第２リレーＲＹｈ２とが車両後部に設置され、第２給電線Ｌｈ２に接続され、車両外部の電源から供給される電力でバッテリＢ１を充電する充電器１８が車両前部に設置されている。

大きなスペースが必要とされるバッテリＢ１は、通常、車両後部のトランクルームの下部に収容されることが多く、その近傍に第１リレーＲＹｈ１及び第２リレーＲＹｈ２が配置されているが、電動モータやモータ駆動回路２０は、車両前部のエンジンルームやその近傍に設置されているため、車両の後部に設置されたバッテリＢ１から車両前部に設置されたモータ駆動回路２０に到る長さの第１給電線Ｌｈ１が車体フレームの前後方向に沿って配線されている。

また、外部電源と車両を接続するための充電ケーブル３００の接続口となる充電用インレット２００は、通常、車体前部に設けられることが多く、その近傍の運転席下部に配置された充電器１８が交流給電線Ｌａｃを介して充電用インレット２００と接続されているため、車両の後部に設置されたバッテリＢ１から車両前部に設置された充電器１８に到る長さの第２給電線Ｌｈ２が車体フレームの前後方向に沿って配線されている。

車両の走行時には、制御装置により第１リレーＲＹｈ１がオンされ、バッテリＢ１からの電力が第１給電線Ｌｈ１を介して昇降圧コンバータやインバータを備えたモータ駆動回路２０に供給されて電動モータが駆動される。

また、外部電源によるバッテリＢ１の充電時には、制御装置により第１リレーＲＹｈ１及び第２リレーＲＹｈ２がオンされ、充電器１８により交流電力から変換された直流電力が第２給電線Ｌｈ２を介してバッテリＢ１に供給される。

特開２００９−７１９００号公報

通常、車両の走行時には、バッテリＢ１と第２給電線Ｌｈ２を接続する必要がないため、制御装置により第２リレーＲＹｈ２がオフされ、プラグイン充電時にのみ第２リレーＲＹｈ２がオンされる。

しかし、例えば、プラグイン充電時に、第２リレーＲＹｈ２に異常な高電圧が印加され、接点間に発生する火花放電等により接点が劣化して溶着するような事態が発生すると、車両の走行時にバッテリＢ１から第２リレーＲＹｈ２を介して第２給電線Ｌｈ２に高圧が印加された状態に到る。

このような状態で走行中の車両に事故が発生すると、車両の前部から後部に長く引き回された第２給電線Ｌｈ２が破断する可能性が相対的に高くなり、そのような場合にバッテリＢ１から異常な短絡電流が流れて車両に搭載された機器の破損を招く虞がある。

そこで、第２リレーＲＹｈ２の異常を検知する電圧センサを備え、制御装置が、電圧センサの出力に基づいて走行制御中に第２給電線Ｌｈ２に高圧が印加されていることを検知すると、第１リレーＲＹｈ１をオフして車両を停止させる等のフェールセーフ制御を行なう必要があるが、そのために専用の電圧センサを備え、その出力値に基づいて複雑なフェールセーフ制御を実行する制御装置を構築すると、部品コストや製造コストが嵩み、車両価格が上昇するという問題があった。

本発明の目的は、上述の問題に鑑み、プラグイン充電用のリレーに異常が発生しても、部品コストや製造コストの上昇を来たすことなく、安全を確保することができるプラグイン充電自動車の制御装置を提供する点にある。

上述の目的を達成するため、本発明によるプラグイン充電自動車の制御装置の特徴構成は、車両外部の電力により車両に搭載されたバッテリを充電可能なプラグイン充電自動車の制御装置であって、前記バッテリと、前記バッテリからモータ駆動回路への第１給電線に介装した第１リレーと、前記第１リレーの下流側で前記第１給電線に第２給電線を分岐接続する第２リレーと、前記第２リレーとは異なる位置に設けられるとともに、前記第２給電線に接続され、車両外部から供給される電力で前記バッテリを充電する充電器と、前記第２リレーの下流側近傍で前記第２給電線に設けられ、前記第２給電線から前記充電器に流出する電流を遮断するスイッチ素子と、を備えるプラグイン充電自動車に設けられ、車両の走行モード時または前記充電器による前記バッテリの充電モード時に、前記第１リレーをオン制御し、前記走行モード時に前記第２給電線を介して前記バッテリから前記充電器へ流出する電流を阻止するように前記スイッチ素子を制御する制御部と、前記制御部による制御情報を記憶する記憶部と、を備えている点にある。

上述の構成によれば、第２リレーの溶着を検知する別途のセンサを設けなくとも、制御装置により、走行モード時に制御装置により第１リレーがオンされた状態で、第２リレーの下流側近傍で第２給電線に設けられたスイッチ素子が、第２給電線を介してバッテリから充電器へ流出する電流を阻止するように制御されるので、万一、第２リレーに溶着が生じていても第２給電線から負荷回路等に大きな電流が流れるような事態を回避できるようになる。

以上説明した通り、本発明によれば、プラグイン充電用のリレーに異常が発生しても、部品コストや製造コストの上昇を来たすことなく、安全を確保することができるプラグイン充電自動車の制御装置を提供することができるようになった。

本発明によるプラグイン充電自動車の高圧系の配線説明図 本発明によるプラグイン充電自動車の機能ブロック構成図 動力分割機構の説明図 動力分割機構を介して接続されるモータジェネレータとエンジンの回転数の関係を示す説明図 本発明によるプラグイン充電自動車の給電系統図 制御装置の回路図 制御装置により実行される電源制御手順を示すフローチャート 別実施形態を示す要部の回路図 別実施形態を示す要部の回路図 別実施形態を示す要部の回路図 別実施形態を示す要部の回路図 制御装置により実行される走行制御手順を示すフローチャート 制御装置により実行される充電時の電源制御手順を示すフローチャート 制御装置により実行される充電処理手順を示すフローチャートャート

以下、本発明によるプラグイン充電自動車の制御装置、及び制御方法を説明する。

図１及び図２に示すように、プラグイン充電自動車の一例であるハイブリッド自動車１は、動力源として、燃料タンクに充填されたガソリン等で駆動されるエンジン１００と、主に発電機として機能する第１モータジェネレータ（以下、モータジェネレータを「ＭＧ」と記す。）１１０、及び、主に電動機として機能する第２ＭＧ１２０が車両前部のエンジンルームに配置され、車両後部のトランクルームの下部に、ニッケル水素二次電池やリチウムイオン二次電池等で構成される高圧のバッテリＢ１が配置されている。

高圧バッテリＢ１の近傍にシステムメインリレーとして機能する第１リレーＲＹｈ１と、充電リレーとして機能する第２リレーＲＹｈ２が配置され、車両前部に配置されたモータ駆動回路２０と第１リレーＲＹｈ１とが、車体フレームの前後方向に沿って配線された第１給電線Ｌｈ１で接続されている。

また、第１給電線Ｌｈ１に第２リレーＲＹｈ２を介して分岐接続され、車体フレームの運転席側の側方で前後方向に沿って配線された第２給電線Ｌｈ２が、運転席下部に収容された充電器１８に接続されている。

外部電源と車両を接続するための充電ケーブル３００の接続口となる充電用インレット２００が車体前部に設けられ、充電器１８が交流給電線Ｌａｃを介して充電用インレット２００と接続されている。

第１ＭＧ１１０及び第２ＭＧ１２０は交流回転電機で構成され、例えば、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル及びＷ相コイルを備える三相交流同期回転機が用いられる。

エンジン１００または第２ＭＧ１２０の少なくとも一方からの駆動力によって車両が走行可能なように、エンジン１００と第１ＭＧ１１０及び第２ＭＧ１２０が動力分割機構１３０に連結されている。

尚、図２中、符号１７０で示される部位は、車軸１６０に固定された車輪１７０を示している。

図３に示すように、動力分割機構１３０は、サンギヤＳＧと、ピニオンギヤＰＧと、プラネタリキャリヤＰＣと、リングギヤＲＧとを含み、ピニオンギヤＰＧがサンギヤＳＧ及びリングギヤＲＧと係合する遊星歯車機構で構成されている。

ピニオンギヤＰＧを自転可能に支持するプラネタリキャリヤＰＣがエンジン１００のクランクシャフトに連結され、サンギヤが第１ＭＧ１１０の回転軸に連結され、リングギヤＲＧが第２ＭＧ１２０の回転軸及び減速機構１４０に連結され、減速機構１４０及びデファレンシャルギヤＤＧを介して車軸１６０に駆動力が伝達される。

図４に示すように、遊星歯車機構は、サンギヤＳＧ、リングギヤＲＧ、及びプラネタリキャリヤＰＣのうちの何れか二つについて回転数が決定されると、残り一つの回転数は一定に定まり、エンジン１００、第１ＭＧ１１０、及び第２ＭＧ１２０の回転数が共線図上に直線で結ばれるように関係付けられている。

図４（ａ）の停車時から車両が発進するときには、図４（ｂ）に示すように、エンジン１００が停止された状態で、第二ＭＧ１２０が駆動される。軽負荷での走行時も、同様にエンジン１００が停止された状態で、第二ＭＧ１２０が駆動される。エンジン効率のよい運転領域で定常走行する場合には、主にエンジン１００の出力で走行し、動力分割機構１３０を介して駆動される第１ＭＧ１１０による発電電力で第２ＭＧ１２０が駆動され、エンジン出力がアシストされる。

図４（ｃ）に示すように、エンジン１００の始動時には、スタータとして機能する第１ＭＧ１１０が駆動され、エンジン１００の始動後は第１ＭＧ１１０による発電電力で高圧バッテリＢ１が充電される。図４（ｄ）に示すように、定常走行から加速する場合には、エンジン１００の回転数を上昇させると同時に、第１ＭＧ１１０による発電電力により第二ＭＧ１２０を駆動し、発電電力が不十分な場合には、高圧バッテリＢ１から第二ＭＧ１２０に電力が供給される。

図５に示すように、第１給電線Ｌｈ１に接続されたモータ駆動回路２０は、昇圧昇降圧コンバータ２１とインバータ２２，２３を備えている。バッテリＢ１の出力電圧（例えばＤＣ２８８Ｖ）が昇降圧コンバータ２１により昇圧され（例えばＤＣ６００Ｖ）、さらにインバータ２３により三相の交流電圧に変換されて第２ＭＧ１２０が駆動される。また、エンジン１００により駆動される第１ＭＧ１１０の発電電圧がインバータ２２により直流電圧に変換され、さらに昇降圧コンバータ２１により所定の充電電圧に降圧されてバッテリＢ１が充電される。

さらに、第１給電線Ｌｈ１には、降圧コンバータ２５を介して鉛バッテリでなる補機バッテリＢ２が充電可能に接続され、補機バッテリＢ２から車両に備えた各種の補機や複数の電子制御装置に電力が供給されるように構成されている。

補機バッテリＢ２には、３本の低圧給電線Ｌ１，Ｌ２、Ｌ３が接続されている。

第１低圧給電線Ｌ１には、給電リレーＲＹｌ１を介して、エンジン１００を制御するエンジンＥＣＵ（以下、「ＥＮＧ−ＥＣＵ」と記す。）１１、第１ＭＧ１１０及び第２ＭＧ１２０を制御するモータジェネレータＥＣＵ（以下、「ＭＧ−ＥＣＵ」と記す。）１２、ナビゲーションシステムを構成するナビゲーションＥＣＵ（以下、「ナビＥＣＵ」と記す。）１３、各種の情報を運転席前部のインスツルメントパネルに表示するメータＥＣＵ１４等の電子制御装置（以下、「ＥＣＵ」と記す。尚、ＥＣＵは、Electric Control Unitの略記である。）が接続されている。

第２低圧給電線Ｌ２には、給電リレーＲＹｌ２を介して、プラグインハイブリッドビークルＥＣＵ（以下、「ＰＩＨＶ−ＥＣＵ」と記す。）１０の一部回路、充電器１８等が接続されている。

第３低圧給電線Ｌ３には、ＰＩＨＶ−ＥＣＵ１０の一部回路、盗難防止機能を実現する防盗ＥＣＵ、スマートキーで車両のロックまたはロック解除を制御するスマートＥＣＵ等のＥＣＵが接続され、これらのＥＣＵは補機バッテリＢ２から常時給電されている。

各ＥＣＵには、ＣＰＵ、ＣＰＵで実行される制御プログラムが格納されたＲＯＭ、ワーキングエリアとして使用されるＲＡＭを備えた単一または複数のマイクロコンピュータと、入出力インタフェース回路等の周辺回路、必要に応じて重要な制御データを格納するためのＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリが設けられている。尚、前記ＲＯＭには、フラッシュＲＯＭ（登録商標）などの不揮発性メモリが採用される場合もある。

各ＥＣＵには、補機バッテリＢ２から供給されるＤＣ１２Ｖの直流電圧から所定レベルの制御電圧（例えば、ＤＣ５Ｖ）を生成するＤＣレギュレータが設けられ、ＤＣレギュレータの出力電圧がマイクロコンピュータ等の制御回路に供給され、ＣＰＵにより制御プログラムが実行されることにより、ＥＣＵ毎に所期の機能が実現される。

図６に示すように、各ＥＣＵは、バス型ネットワークであるＣＡＮ（Controller Area Network）やＢＥＡＮ（Body Electronics Area Network）等の通信ラインを介して接続され、ＥＣＵ間で各種の制御情報が授受される。尚、ＣＡＮ通信ラインにはパワートレーン系のＥＣＵが接続され、ＢＥＡＮ通信ラインには電装系のＥＣＵが接続され、双方の交信のためにゲートウェイＥＣＵが設けられている。

ＰＩＨＶ−ＥＣＵ１０は、上述した複数のＥＣＵ１１，１２，１３，１４，１５・・・を統括制御し、これら複数のＥＣＵによりハイブリッド自動車の制御システムが実現されている。

ＰＩＨＶ−ＥＣＵ１０は、運転者により操作される電源スイッチの操作状態を検知して、エアコンディショナやオーディオ装置等の補機が動作可能なＡＣＣ状態と、走行が可能なＲｅａｄｙ−ＯＮ状態と、制御システムが停止したオフ状態の何れかの状態に遷移するように制御する。

また、ＰＩＨＶ−ＥＣＵ１０は、制御システムが停止したオフ状態で充電ケーブル３００のコネクタ３３０が充電インレット２００に接続されたことを検知すると、外部電源からバッテリＢ１を充電する充電状態に遷移し、バッテリＢ１の充電が終了し、あるいは充電中に充電ケーブル３００のコネクタ３３０またはプラグ３２０が引き抜かれるとオフ状態に遷移するように制御する。

ＰＩＨＶ−ＥＣＵ１０は、第３低圧給電線Ｌ３に接続され、主に車両の制御電源を管理する第１マイクロコンピュータ１０ａと、第２低圧給電線Ｌ２に接続され、主に車両の走行制御及びプラグイン充電制御を実行する第２マイクロコンピュータ１０ｂを備え、各マイクロコンピュータ１０ａ，１０ｂがＤＭＡコントローラにより通信可能な通信線１０ｃで接続されている。

第１マイクロコンピュータ１０ａはシステムのオフ状態で待機状態に移行している。待機状態とは、第１マイクロコンピュータ１０ａがストップ命令やホールと命令を実行し、省電力状態に移行した状態である。

以下、図５及び図６、さらに図７に示すフローチャートを参照しながら、ＰＩＨＶ−ＥＣＵ１０により実行されるシステムの電源制御を説明する。

システムのオフ状態で電源スッチがオンされると（Ｓ１）、第１マイクロコンピュータ１０ａは待機状態から通常状態に復帰して、ＦＥＴ１をオンして給電リレーＲＹｌ１をオンする。この状態でダイオードＤ２を介して第１低圧給電線Ｌ１からＯＲ回路２０１の一方の端子にハイレベルの電圧が印加され、ＯＲ回路２０１の出力によりＦＥＴ２がオンする。第２マイクロコンピュータ１０ｂは、給電リレーＲＹｌ２を介して第２低圧給電線Ｌ２から印加される制御電圧により起動する。

その後、第１マイクロコンピュータ１０ａは、通信線１０ｃを介して電源スイッチの投入信号を第２マイクロコンピュータ１０ｂに送信する。

第２マイクロコンピュータ１０ｂは、第１マイクロコンピュータ１０ａから電源スイッチの投入信号を受信すると、ＯＲ回路２０１の他方の入力端子に制御信号を出力して、給電リレーＲＹｌ２のオン状態を保持して（Ｓ２）、ＡＣＣ状態に移行する（Ｓ３）。

ＡＣＣ状態で再度電源スイッチが操作されると（Ｓ４）、第１マイクロコンピュータ１０ａから電源スイッチの投入信号が通信線１０ｃを介して第２マイクロコンピュータ１０ｂに送信される。

第２マイクロコンピュータ１０ｂは、シフトレバーがパーキング位置に操作され、且つ、ブレーキペダルが踏み込まれた状態である走行許可条件が成立しているか否かを検知する。何れかの走行許可条件が満たされていない場合には（Ｓ５）、第２マイクロコンピュータ１０ｂは、給電リレーＲＹｌ２をオフするようにＯＲ回路２０１に制御信号を出力するとともに、通信線１０ｃを介して第１マイクロコンピュータ１０ａにオフ状態に移行する旨の信号を送信する。第１マイクロコンピュータ１０ａは給電リレーＲＹｌ１をオフしてシステムをオフ状態に移行させ、その後待機状態に移行する（Ｓ６）。

双方の条件が満たされていると（Ｓ５）、第２マイクロコンピュータ１０ｂは、各ＥＣＵとＣＡＮ通信して各ＥＣＵが正常に作動しているか否か、各種センサの値が正常か否か等の車両の状態を確認し、正常であれば、第１リレーＲＹｈ１をオンして（Ｓ７）、車両の走行制御を実行するＲｅａｄｙ−ＯＮ状態、つまり走行モードに移行する（Ｓ９）。尚、走行モードでは、第２リレーＲＹｈ２はオフされている。

図５に示すように、第２給電線Ｌｈ２には、第２リレーＲＹｈ２の下流側近傍で第２給電線Ｌｈ２から充電器１８に流出する電流を遮断するスイッチ素子ＳＷ１が組み込まれている。当該スイッチ素子ＳＷ１はパワーＭＯＳ−ＦＥＴや、パワートランジスタで構成され、一端が第２給電線Ｌｈ２の電源電圧側に接続され、他端が抵抗Ｒ１を介して車体アースに接地されている。

第２マイクロコンピュータ１０ｂは、第１リレーＲＹｈ１をオンして走行モードに移行する場合にスイッチ素子ＳＷ１をオンする（Ｓ８）。

走行モードでは、第２リレーＲＹｈ２がオフされているため、第２リレーＲＹｈ２が正常な状態では、スイッチ素子ＳＷ１がオン／オフ何れの状態であっても、第２給電線ＬＨ２にバッテリＢ１からの電圧が印加されることは無いが、第２リレーＲＹｈ２が溶着等により短絡する故障が発生していると、第２給電線ＬＨ２にバッテリＢ１からの電圧が印加された状態になる。

このような状態で第２マイクロコンピュータ１０ｂによりスイッチ素子ＳＷ１がオンされると、バッテリＢ１からスイッチ素子ＳＷ１、抵抗Ｒ１を介して電流が流れ、第２給電線Ｌｈ２を介してバッテリＢ１から充電器１８へ流れる電流が阻止される。尚、抵抗Ｒ１の値は、充電器１８の入力抵抗値より小さな値に設定されている。

第２マイクロコンピュータ１０ｂには、車両に加えられる衝撃を検知する衝撃センサからの信号が入力されており、第２マイクロコンピュータ１０ｂは、事故等による衝撃を検知すると第１リレーＲＹｈ１をオフするように構成されているが、上述の構成を備えていれば、万一第１リレーＲＹｈ１が破損して第２給電線Ｌｈ２にバッテリＢ１からの電圧が印加されるような事態になっても、より高い安全性を確保できるようになる。

つまり、仮に走行中に事故が発生して、車両の前部から後部に長く引き回された第２給電線Ｌｈ２が破断するような事態に到り、乗員が破断した第２給電線Ｌｈ２に触れるような場合であっても、抵抗Ｒ１の値を人体の抵抗値よりも小さな値に設定しておけば、バッテリＢ１からスイッチ素子ＳＷ１、抵抗Ｒ１を介して車体アースに電流が流れ、人体が感電するような事態を回避できるのである。

特に、第２給電線Ｌｈ２が配線されている運転席側への側突事故により、第２給電線Ｌｈ２が破断するような事態が発生し易いが、スイッチ素子ＳＷ１及び抵抗Ｒ１でなる放電経路を第２リレーＲＹｈ２の下流側近傍に備えることにより、スイッチ素子ＳＷ１の上流側で第２給電線Ｌｈ２が破断する確率は極めて低いため、乗員を感電等の二次災害からより確実に保護することができる。

第２マイクロコンピュータ１０ｂは、Ｒｅａｄｙ−ＯＮ状態に移行すると（Ｓ９）、所定インタバルでバッテリＢ１に備えた電圧センサ、電流センサ、温度センサの値を検知し、検知した電圧、電流、温度値を変数とする所定の演算式に基づいて、バッテリＢ１のＳＯＣ（State of Charge）を算出して、その値をＲＡＭに記憶するＳＯＣ検知処理を実行するように構成されている（Ｓ１０）。

ＳＯＣとは、バッテリの定格容量Ａｈに対して、充電されている電気量Ａｈを比率で表した数値である。バッテリの定格容量とは、規定の温度、放電電流及び放電終止電圧で完全充電状態から取り出せる電気量Ａｈの基準値である。

第２マイクロコンピュータ１０ｂは、第１リレーＲＹｈ１及びスイッチ素子ＳＷ１をオンした後、走行のためにモータ駆動回路２０を作動させる前に、ＳＯＣを算出するための電流センサによりバッテリＢ１の出力電流を検知する。

第２マイクロコンピュータ１０ｂは、検知した電流が所定電流より小さければ、第２リレーＲＹｈ２が正常であると判定し、所定電流より大きければ（Ｓ１１）、第２リレーＲＹｈ２が溶着した異常状態であると判定する（Ｓ１２）。

第２マイクロコンピュータ１０ｂは、第２リレーＲＹｈ２が異常であると判定すると、第１リレーＲＹ１をオフして（Ｓ１３）、対応する異常コードをＲＡＭに記憶し、ＣＡＮを介してメータＥＣＵ１４に異常コードを送信する。従って、バッテリＢ１からスイッチ素子ＳＷ１及び抵抗Ｒ１でなる放電経路から電流が流出し続けるような不都合な事態も回避できる。

また、第２リレーＲＹｈ２が溶着した異常な状態で、その後発生するかも知れない事故により第２給電線Ｌｈ２が破断して、バッテリＢ１から第２給電線Ｌｈ２へ異常な短絡電流が流れて車両に搭載された機器の破損を招くような事態を未然に回避することができる。

異常コードを受信したメータＥＣＵ１４は、インスツルメントパネルに異常が発生した旨の警告表示を行ない、運転者に異常の発生を報知する。

第２マイクロコンピュータ１０ｂは、第２リレーＲＹｈ２が正常であると判定すると（Ｓ１１）、運転者によるアクセルペダルの操作等に基づいて車両の走行制御を行なう（Ｓ１４）。

システムのオフ状態で（Ｓ１，Ｎｏ）、充電ケーブル３００が車両に接続されると（Ｓ１５）、第１マイクロコンピュータ１０ａは、通信線１０ｃを介して充電モードへの移行を示す信号を第２マイクロコンピュータ１０ｂに送信する。

第２マイクロコンピュータ１０ｂは、第１マイクロコンピュータ１０ａから電源スイッチの投入信号を受信すると、ＯＲ回路２０１の他方の入力端子に制御信号を出力して、給電リレーＲＹｌ２をオンして、充電状態つまり充電モードに移行し（Ｓ１６）、その後、第１リレーＲＹｈ１及び第２リレーＲＹｈ２をオンして（Ｓ１７）、充電処理を開始する（Ｓ１８）。

つまり、ＰＩＨＶ−ＥＣＵ１０は、車両の走行モード時または充電器１８によるバッテリＢ１の充電モード時に、第１リレーＲＹｈ１をオン制御し、走行モード時に第２給電線Ｌｈ２を介してバッテリＢ１から充電器１８へ流出する電流を阻止するようにスイッチ素子ＳＷ１を制御するように構成されている。

さらに、図８に示すように、第２リレーＲＹｈ２の前後近傍で、第２給電線Ｌｈ２に、カソードがバッテリＢ１側に、アノードが充電器１８側に位置するようにダイオードＤを直列接続することがより好ましい。万一第２リレーＲＹｈ２に溶着異常が発生しても、ＡＣＣ状態またはＲｅａｄｙ−ＯＮ状態で第１給電線Ｌｈ１から第２給電線Ｌｈ２に電流が流出するような事態を解消することができる。

充電モードでは、充電器１８の出力電圧がバッテリＢ１の電圧よりも大きな値に設定されているため、ダイオードＤの順方向に充電電流を供給することができる。

尚、この場合、図９に示すように、第２給電線Ｌｈ２に、第２リレーＲＹｈ２やスイッチ素子ＳＷ１を設けなくともよい。第２リレーＲＹｈ２やスイッチ素子ＳＷ１を設けた方が安全性が増すが、第２リレーＲＹｈ２やスイッチ素子ＳＷ１を省くことにより効果的にコストを低減させることができる。

以上、第２リレーＲＹｈ２の下流側近傍で第２給電線Ｌｈ２に設けられ、第２給電線Ｌｈ２から充電器１８に流出する電流を遮断するスイッチ素子ＳＷ１が、第２給電線Ｌｈ２の電源側から車体アースに電流を流出させるように接続される構成を説明したが、本発明によるスイッチ素子ＳＷ１の接続形態はこのような例に限定されるものではない。

例えば、図１０に示すように、第２リレーＲＹｈ２の下流側近傍で、第２給電線Ｌｈ２にスイッチ素子ＳＷ１を直列に接続することにより、第２給電線Ｌｈ２から充電器１８に流出する電流を遮断するように構成してもよい。

この場合には、第２マイクロコンピュータ１０ｂにより、走行モード時にスイッチ素子ＳＷ１がオフされ、充電モード時にスイッチ素子ＳＷ１がオンされるように構成すればよい。

また、例えば、図１１に示すように、第２リレーＲＹｈ２の下流側近傍で、充分大きな抵抗値の抵抗Ｒ２とスイッチ素子ＳＷ１の並列回路を第２給電線Ｌｈ２に直列に接続し、第２マイクロコンピュータ１０ｂにより、走行モード時にスイッチ素子ＳＷ１をオフし、充電モード時にスイッチ素子ＳＷ１をオフするように制御してもよい。

走行モード時にスイッチ素子ＳＷ１がオフされると、第２リレーＲＹｈ２が溶着している場合であっても、第２給電線Ｌｈ２を介してバッテリＢ１から充電器１８へ流出する電流を阻止することができる。

例えば、抵抗Ｒ２の抵抗値を数百ＫΩから数ＭΩの値に設定すれば、第２リレーＲＹｈ２が溶着した場合であっても、第２給電線Ｌｈ２から充電器１８に流出する電流は数十μＡから数百μＡ程度の微小な値に制限される。

そして、仮に、第２リレーＲＹｈ２が溶着した状態で発生した側突事故等により、第２給電線Ｌｈ２が破断して車体フレームと短絡するような事態に到っても、バッテリＢ１から過剰な放電電流が流出するような事態が回避でき、乗員が破断した第２給電線Ｌｈ２に触れるような場合であっても、人体に影響を与えない微弱電流が流れる程度で済む。

一方、充電モード時にはスイッチ素子ＳＷ１がオンされるので、充電器１８からスイッチ素子ＳＷ１を経由して充電電流がバッテリＢ１へ供給されるため、抵抗Ｒ２による電力損失の問題も発生しない。

尚、スイッチ素子ＳＷ１としてパワーＭＯＳ−ＦＥＴやパワートランジスタ等の半導体スイッチに替えて機械接点式のリレーを採用することも可能である。

以下、図７のステップＳ１４で、第２マイクロコンピュータ１０ｂにより実行される車両の走行制御について簡単に説明する。

図１２に示すように、第２マイクロコンピュータ１０ｂは、Ｒｅａｄｙ−ＯＮの状態に移行すると（ＳＡ１，Ｙ）、第１リレーＲＹｈ１をオンして（ＳＡ２）、その後、所定インタバルでバッテリＢ１の充放電電流、電圧、温度を監視して、それらの値を変数とする所定の演算式に基づいてＳＯＣを算出して、その値をＲＡＭに記憶する（ＳＡ３）。

第２マイクロコンピュータ１０ｂは、運転者により操作されるアクセルペダルの踏込み量、シフトレバーの操作位置、プロペラ軸の回転数（車両速度に比例する値）から車両に対する要求トルクを検知して（ＳＡ４）、要求トルクとバッテリＢ１のＳＯＣに基づいて車両に必要なトルクを算出する（ＳＡ５）。

その結果、ＭＧ−ＥＣＵ１１を介して第２ＭＧ１２０を駆動して車両を走行させ（ＳＡ６）、或いはＥＮＧ−ＥＣＵ１２を介してエンジン１００を駆動して車両を走行させる（ＳＡ７）。

基本的に、バッテリＢ１のＳＯＣが十分に高く、エンジン効率の悪い運転領域では、エンジンを停止して第２ＭＧ１２０のみで走行し、エンジン効率のよい運転領域では、主にエンジン１００の動力により走行し、エンジン１００で駆動される第１ＭＧ１１０による発電電力で高圧バッテリＢ１を充電する。

例えば、車両に必要なトルクをバッテリＢ１で賄える場合には、バッテリＢ１の放電可能な閾値電力（放電許可電力）を超えない範囲で、エンジンを停止させて、ＭＧ−ＥＣＵ１１を介して第２ＭＧ１２０を駆動して車両を走行させる。

また、例えば、車両に必要なトルクがバッテリＢ１の電力で賄える範囲を超える場合には、ＥＮＧ−ＥＣＵ１２を介してエンジン１００を駆動して、第１ＭＧ１１０による発電電力でバッテリＢ１を充電しながらエンジン１００の出力で車両を走行させる。

尚、バッテリＢ１への充電は、バッテリＢ１の充電電可能な閾値電力（充電許可電力）を超えない範囲で行なわれる。

ＥＮＧ−ＥＣＵ１１は、第２マイクロコンピュータ１０ｂからのエンジン制御指令に基づいて、目標回転数と目標トルクを満たすようにエンジン１００を駆動制御する。エンジンの動力の一部が車両の走行に用いられ、一部が第１ＭＧ１１０による発電動力に用いられる。

ＭＧ−ＥＣＵ１２は、第２マイクロコンピュータ１０ｂからのモータ制御指令に基づいて、動力分割機構１３０を介して駆動される第１ＭＧ１１０からの発電電力を、インバータ２２を介して取り出して、インバータ２３を介して第２ＭＧに供給し、或いは、インバータ２２を介して取り出した電力を昇降圧コンバータ２１を介して所定の充電電圧に降圧して高圧バッテリＢ１を充電する。

第２マイクロコンピュータ１０ｂは、車両要求トルクが低い場合、或いは運転者により操作されるモータ走行モードスイッチが入力された場合には、エンジン１００を駆動することなく、可能な限り、第２ＭＧ１２０のみで車両を走行制御するように構成されている。

モータ単独走行時には、ＭＧ−ＥＣＵ１２は、第２マイクロコンピュータ１０ｂからのモータ制御指令に基づいてバッテリＢ１の出力電圧を昇降圧コンバータ２１により昇圧するとともにインバータ２３を制御して、第２ＭＧ１２０を所定のトルクで駆動する。

第２マイクロコンピュータ１０ｂは、運転者の操作に基づいて車両が停止すると（ＳＡ８）、ＭＧ−ＥＣＵ１２及びＥＮＧ−ＥＣＵ１１に停止指令を出力し（ＳＡ９、ＳＡ１０）、再度アクセルペダルが操作されると、ＳＯＣ検知処理を実行し、検知したＳＯＣに基づいて車両に必要なトルクを算出するのである。

第１マイクロコンピュータ１０ａは、Ｒｅａｄｙ−ＯＮ状態で、電源スイッチの操作信号が入力されると（ＳＡ１，Ｎ）、通信線１０ｃを介して第２マイクロコンピュータ１０ｂに電源スイッチの遮断信号を出力する。

第２マイクロコンピュータ１０ｂは、電源スイッチの遮断信号を受信すると、ＣＡＮを介して各ＥＣＵに電源スイッチの遮断信号を送信して、各ＥＣＵの動作を停止させ、各ＥＣＵの停止を確認すると、第１リレーＲＹｈ１をオフする。その後、通信線１０ｃを介して第１マイクロコンピュータ１０ａに電源スイッチの遮断確認信号を出力し、ＳＯＣ等の重要な制御情報を不揮発性メモリに退避した後、給電リレーＲＹｌ２をオフする。

第１マイクロコンピュータ１０ａは、電源スイッチの遮断確認信号を受信すると、給電リレーＲＹｌ１をオフして、待機状態に移行する（ＳＡ１１）。

待機状態で電源スイッチが操作されると、第１マイクロコンピュータ１０ａは、待機状態から通常状態に復帰して、上述した給電制御を実行し、同様の処理を繰り返す。

以下、図７のステップＳ１８で、第２マイクロコンピュータ１０ｂにより実行されるバッテリＢ１の充電処理について簡単に説明する。

図１、図５及び図６に示すように、充電ケーブル３００には、信号生成部と給電用のリレー等が組み込まれたＣＣＩＤ（Charging Circuit Interrupt Device）３６０を備えている。信号生成部は、マイクロコンピュータ及び入出力回路を備えて構成され、外部電源から車両に給電可能な定格電流を示すパルス信号であるコントロールパイロット信号ＣＰＬＴ（以下、「パイロット信号」と記す。）を生成して、ＰＩＨＶ−ＥＣＵ１０に出力する。パイロット信号は、初期にＶ１（ＤＣ１２Ｖ）の電圧を示す。

車両に備えたインレット２００に充電ケーブル３００のコネクタ３３０が装着されると、ＰＩＨＶ−ＥＣＵ１０にパイロット信号ＣＰＬＴ及びケーブル接続信号ＰＩＳＷが入力される。ケーブル接続信号ＰＩＳＷは、コネクタ３３０に組み込まれたスイッチ信号で、ＰＩＨＶ−ＥＣＵ１０が、インレット２００にコネクタ３３０が装着されたことを検知するための信号である。

電源スイッチがオフされ、第１マイクロコンピュータ１０ａが待機状態にあるときに、車両に充電ケーブル３００が接続されると、第１マイクロコンピュータ１０ａにパイロット信号ＣＰＬＴが入力される。

図１３に示すように、第１マイクロコンピュータ１０ａは、当該パイロット信号ＣＰＬＴの立ち上がりで待機状態から通常状態に復帰して（ＳＢ１）、ポートＰａ２からＯＲ回路２０１の一方の入力端子に制御信号を出力し、給電リレーＲＹｌ２をオンする（ＳＢ２）。

給電リレーＲＹｌ２がオンすると（ＳＣ１）、第２低圧給電線Ｌ２に接続された充電器１８及び第２マイクロコンピュータ１０ｂに給電される。

第１マイクロコンピュータ１０ａは、通信線１０ｃを介してオン状態の充電モード信号を第２マイクロコンピュータ１０ｂに送信して、プラグインの充電モードであることを通知する（ＳＢ３）。

第２マイクロコンピュータ１０ｂは、オン状態の充電モード信号を受信すると（ＳＣ２）、ポートＰｂ１からＯＲ回路２０１の他方の入力端子に制御信号を出力して、給電リレーＲＹｌ２のオン状態を保持し（ＳＣ３）、充電制御の開始を通知すべく、通信線１０ｃを介してオン状態の充電実行モード信号を第１マイクロコンピュータ１０ａに送信して（ＳＣ４）、バッテリＢ１を充電する（ＳＣ５）。

第２マイクロコンピュータ１０ｂは、バッテリＢ１の充電が終了すると（ＳＣ６）、通信線１０ｃを介してオフ状態の充電実行モード信号を第１マイクロコンピュータ１０ａに送信して、充電が終了したことを通知する（ＳＣ７）。

第１マイクロコンピュータ１０ａは、オン状態の充電実行モード信号を受信した後（ＳＢ４）、オフ状態の充電実行モード信号を受信すると（ＳＢ５）、充電モード信号をオフ状態に切り替えて、通信線１０ｃを介して第２マイクロコンピュータ１０ｂに送信する（ＳＢ６）。さらに、ポートＰａ２から制御信号を出力して給電リレーＲＹｌ２をオフし（ＳＢ７）、待機状態に移行する（ＳＢ８）。

第２マイクロコンピュータ１０ｂは、オフ状態の充電モード信号を受信すると（ＳＣ８）、ＳＯＣ等の重要なデータを不揮発性メモリに退避するシャットダウン処理を実行し（ＳＣ９）、ポートＰｂ１から制御信号を出力して給電リレーＲＹｌ２をオフする（ＳＣ１０）。

シャットダウン処理とは、電源スイッチのオフに伴って、駆動中の各種のアクチュエータの停止処理や、制御データのバックアップ用メモリへの退避処理等をいう。

以下、図１３のステップＳＣ５の処理を簡単に説明する。

図１４に示すように、第２マイクロコンピュータ１０ｂは、充電実行モード信号を受信した後、電圧Ｖ１のパイロット信号を検知すると、パイロット信号の信号線とアースとの間に抵抗とトランジスタスイッチが直列接続された二つの降圧回路の一方を制御して、パイロット信号の電圧レベルをＶ１からＶ２（＋９Ｖ）に降圧する（ＳＤ１）。

ＣＣＩＤ３６０は、パイロット信号がＶ１からＶ２に低下したことを検出すると、所定周波数（例えば１ＫＨｚ）のパルス状のパイロット信号を出力する。当該パイロット信号の信号レベルは±Ｖ１であるが、上限レベルは降圧回路によりＶ２に降圧されている。

パイロット信号のデューティ比は、充電ケーブル３００の電流容量を示し、充電ケーブル３００毎に予め設定されている。例えば、電流容量が１２Ａの場合には２０％、電流容量が３０Ａの場合には５０％に設定されている。

第２マイクロコンピュータ１０ｂは、パイロット信号のデューティ比を検知して、充電ケーブル３００の充電容量を認識すると（ＳＤ２）、さらに他方の降圧回路を制御してパイロット信号の電圧レベルをＶ２からＶ３（＋６Ｖ）に降圧して（ＳＤ３）、第１リレーＲＹｈ１及び第２リレーＲＹｈ２をオンする（ＳＤ４）。

ＣＣＩＤ３６０は、パイロット信号の信号レベルがＶ２からＶ３に低下したことを検知すると、給電用のリレーを閉じて車両側に交流電力を供給する。

第２マイクロコンピュータ１０ｂは、充電ケーブル３００の電流容量に基づいてバッテリＢ１のＳＯＣを目標ＳＯＣまで充電するための電流値を設定し、充電器１８に充電指令を出力する（ＳＤ５）。

充電指令を受けた充電器１８は、ＡＣ／ＤＣ変換器から所定の充電電力が出力されるように制御し、バッテリＢ１に充電電力を供給する。

バッテリＢ１の給電線には、降圧用のＤＣ／ＤＣコンバータ２１を介して補機バッテリＢ２が接続されているため、同時に補機バッテリＢ２も充電される。

第２マイクロコンピュータ１０ｂは、バッテリＢ１の充電電流と電圧と温度をモニタして、それらのモニタ値に基づいてバッテリＢ１のＳＯＣを算出し、目標ＳＯＣまで充電すると充電を終了する（ＳＤ６）。

第２マイクロコンピュータ１０ｂは、充電器１８に充電終了指令を出力するとともに、第１リレーＲＹｈ１及び第２リレーＲＹｈ２をオフし（ＳＤ７）、降圧回路を介してパイロット信号の電圧レベルをＶ３からＶ２に復帰させる（ＳＤ８）。

ＣＣＩＤ３６０の信号生成部は、パイロット信号がＶ３からＶ２に上昇したことを検出すると、ＣＣＩＤ３６０のリレーを開放して車両側への交流電力の供給を停止する。

第２マイクロコンピュータ１０ｂは、降圧回路を介してパイロット信号の電圧レベルを当初のＶ１に復帰させる（ＳＤ９）。ＣＣＩＤ３６０は、パイロット信号の電圧レベルがＶ１に復帰すると、発振を停止してパイロット信号の電圧レベルを直流電圧Ｖ１に維持して待機する。

本発明は、モータで車輪を駆動し、エンジンがモータへの電力供給のための発電機を駆動するためにのみ用いられるシリーズハイブリッドシステムを採用したプラグインハイブリッド自動車や、エンジンとモータの双方で車輪を直接駆動するパラレルハイブリッドシステムを採用したプラグインハイブリッド自動車にも適用可能である。さらには、プラグイン充電方式の電気自動車にも適用可能である。

以上説明した実施形態は、本発明の一例に過ぎず、本発明の作用効果を奏する範囲において各ブロックの具体的構成等を適宜変更設計できることは言うまでもない。

１：プラグイン充電自動車
１０：制御装置（ＰＩＨＶ−ＥＣＵ）
１０ａ：第１マイクロコンピュータ
１０ｂ：第２マイクロコンピュータ
１８：充電器
３００：充電ケーブル
Ｂ１：高圧バッテリ
Ｌｈ１：第１給電線
Ｌｈ２：第２給電線
ＲＹｈ１：第１リレー
ＲＹｈ２：第２リレー
ＳＷ１：スイッチ素子
Ｒ１：抵抗

Claims (7)

1. 車両外部の電力により車両に搭載されたバッテリを充電可能なプラグイン充電自動車の制御装置であって、
   前記バッテリと、前記バッテリからモータ駆動回路への第１給電線に介装した第１リレーと、前記第１リレーの下流側で前記第１給電線に第２給電線を分岐接続する第２リレーと、前記第２リレーとは異なる位置に設けられるとともに、前記第２給電線に接続され、車両外部から供給される電力で前記バッテリを充電する充電器と、前記第２リレーの下流側近傍で前記第２給電線に設けられ、前記第２給電線から前記充電器に流出する電流を遮断するスイッチ素子と、を備えるプラグイン充電自動車に設けられ、
   車両の走行モード時または前記充電器による前記バッテリの充電モード時に、前記第１リレーをオン制御し、前記走行モード時に前記第２給電線を介して前記バッテリから前記充電器へ流出する電流を阻止するように前記スイッチ素子を制御する制御部と、
   前記制御部による制御情報を記憶する記憶部と、
   を備えているプラグイン充電自動車の制御装置。
2. 前記プラグイン充電自動車に設けられた前記スイッチ素子は、前記第２給電線を抵抗を介して車体アースに接続するスイッチ素子で構成され、
   前記制御部は、前記走行モード時に前記スイッチ素子をオンする請求項１記載のプラグイン充電自動車の制御装置。
3. 前記プラグイン充電自動車に設けられた前記スイッチ素子は、前記第２給電線に直列に接続したスイッチ素子で構成され、前記制御部は、前記走行モード時に前記スイッチ素子をオフする請求項１記載のプラグイン充電自動車の制御装置。
4. 前記第２リレーの前後近傍で、前記第２給電線に、カソードが前記バッテリ側に、アノードが前記充電器側に位置するようにダイオードを直列接続している請求項１から３の何れかに記載のプラグイン充電自動車の制御装置。
5. 前記制御部は、前記モータ駆動回路を作動させる前に前記バッテリの出力電流を検知し、検知した電流が所定電流より大きい場合に、前記第１リレーをオフする請求項２記載のプラグイン充電自動車の制御装置。
6. 車両外部の電力により車両に搭載されたバッテリを充電可能なプラグイン充電自動車の制御装置であって、
   バッテリと、前記バッテリからモータ駆動回路への第１給電線に介装した第１リレーと、前記第１リレーの下流側で前記第１給電線に第２給電線を分岐接続する第２リレーと、前記第２リレーとは異なる位置に設けられるとともに、前記第２給電線に接続され、車両外部から供給される電力で前記バッテリを充電する充電器と、前記第２給電線から前記充電器に流出する電流を遮断するスイッチ素子とを備えるプラグイン充電自動車に設けられ、
   電源スイッチの操作を検知して車両の走行システムを作動させる場合、及び、外部電源に接続された充電ケーブルの車両への装着を検知して前記バッテリの充電システムを作動させる場合に、前記第１リレーをオン制御し、電源スイッチの操作に基づいて前記走行システムを停止させる場合、及び、前記バッテリの充電が終了して前記充電システムを停止させる場合に、前記第１リレーをオフ制御するリレー制御処理と、
   走行システムを作動させ、且つ、前記第１リレーをオン制御する場合に、前記第２給電線を介して前記バッテリから前記充電器へ流出する電流を阻止するように前記スイッチ素子を制御するスイッチ制御処理と、
   を実行する制御部と、
   前記制御部による制御情報を記憶する記憶部と、
   を備えているプラグイン充電自動車の制御装置。
7. 前記バッテリと、前記第１リレーと、前記第２リレーとが車両後部に設置され、前記充電器が車両前部に設置され、前記第２リレーと前記充電器が車両の後部から前部に配線された前記第２給電線で接続されている請求項１から６の何れかに記載のプラグイン充電自動車の制御装置。

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