JP2013158202A - 充電接続検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】充電コネクタと充電ポートとが接続されているか否かを精度よく検出することができる、充電接続検出装置を提供する。
【解決手段】トランジスタ３４がオンになると、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１８が出力する１２Ｖの電圧が抵抗３５で降圧され、その降圧後の電圧が検出用電圧として、第１検出用電圧供給線３３から接続検出用信号線２６に供給される。また、トランジスタ３４が故障などの原因でオンにならない場合であっても、イグニッションスイッチ１５がオンされると、低圧バッテリ８の出力電圧が第２検出用電圧供給線３６に供給される。そして、第２検出用電圧供給線３６に供給される電圧が抵抗３７で降圧され、その降圧後の電圧が第２検出用電圧供給線３６から接続検出用信号線２６に供給される。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気自動車やプラグインハイブリッドカーなどの充電可能な車両の充電ポートに充電コネクタが接続されているか否かを検出する装置に関する。

電気自動車やプラグインハイブリッドカーでは、急速充電用ＤＣ電源および家庭用電源（商用交流電源）などの外部電源からの電力でバッテリが充電される。

車体には、バッテリと電気的に接続された充電ポートが設けられている。バッテリの充電の際には、外部電源に接続された充電ケーブルのコネクタ（充電コネクタ）が充電ポートに接続される。これにより、外部電源がバッテリと電気的に接続され、外部電源からバッテリに電力が供給可能となる。

バッテリの充電には、ある程度の時間がかかるので、バッテリの充電が完了するまで、充電コネクタが充電ポートに接続されたまま放置される。そのため、バッテリの充電完了後、充電コネクタを充電ポートから外すことが使用者に忘れられるおそれがある。充電コネクタが充電ポートに接続されたまま、車両が発進されると、充電ケーブルが引き摺られて損傷したり、コネクタおよび／または充電ポートが損傷したりする。

そこで、充電コネクタと充電ポートとの接続の有無を検出する検出回路を設け、充電コネクタが充電ポートに接続されていないことが確認された場合に、車両の走行を可能とする構成が提案されている。

特開２００９−６５７２８号公報

検出回路は、たとえば、ＥＣＵ（電子制御ユニット）に設けられたマイクロコンピュータと充電ポートとに接続された信号線と、信号線とＥＣＵ内に設けられた内部電源回路とに接続された電力線とを含む。充電コネクタが充電ポートに接続された状態において、信号線は、外部電源に設けられた回路を介して接地される。電力線には、トランジスタが介在されている。

イグニッションスイッチがオンにされると、トランジスタがオンにされて、信号線と内部電源回路とが電気的に接続される。充電コネクタが充電ポートに接続されている場合、信号線が接地されているので、信号線と内部電源回路とが電気的に接続されたときに、信号線の電位が０となる。一方、充電コネクタと充電ポートとが接続されていない場合には、信号線と内部電源回路とが電気的に接続されると、信号線の電位が内部電源回路から出力される電位となる。これにより、充電コネクタと充電ポートとの接続の有無を検出することができる。

しかしながら、トランジスタが故障などの原因でオンにならない場合、充電コネクタと充電ポートとが接続されているにもかかわらず、内部電源回路から検出用電圧が供給されないため、電位が不安定となり、充電コネクタと充電ポートとが接続されていないと判定されるおそれがある。

本発明の目的は、充電コネクタと充電ポートとが接続されているか否かを精度よく検出することができる、充電接続検出装置を提供することである。

前記の目的を達成するため、本発明に係る充電接続検出装置は、外部電源から延びる充電ケーブルに設けられた充電コネクタが接続／切離可能な充電ポートとを備える車両に適用され、前記充電コネクタと前記充電ポートとが接続されているか否かを検出する充電接続検出装置である。前記充電検出装置は、一端が前記充電ポートに接続され、前記充電コネクタと前記充電ポートとが接続された状態で前記外部電源に設けられた回路を介して接地される信号線と、前記信号線に接続され、前記信号線に所定の検出用電圧を供給するための第１検出用電圧供給線と、前記第１検出用電圧供給線の途中部に介装され、前記第１検出用電圧供給線を流れる電流をオン／オフする接続検出用スイッチと、一端が前記車両のイグニッションスイッチを介して前記車両の補機バッテリに接続され、他端が前記信号線に接続された第２検出用電圧供給線と、前記信号線の他端が接続され、前記信号線の電位に基づいて、前記充電コネクタと前記充電ポートとが接続されているか否かを判定する判定手段とを含む。

信号線の一端および他端は、それぞれ充電ポートおよび判定手段に接続されている。充電コネクタと充電ポートとが接続されると、信号線は、外部電源に設けられた回路を介して接地される。信号線には、第１検出用電圧供給線および第２検出用電圧供給線が接続されている。第１検出用電圧供給線は、接続検出用スイッチを介して検出用電圧の供給源に接続されている。第２検出用電圧供給線は、イグニッションスイッチを介して補機バッテリに接続されている。

接続検出用スイッチがオンされると、第１検出用電圧供給線から信号線に検出用電圧が供給される。

接続検出用スイッチが故障などの原因でオンにならない場合、第１検出用電圧供給線から信号線に検出用電圧が供給されない。この場合であっても、イグニッションスイッチがオンされると、第２検出用電圧供給線から信号線に補機バッテリの出力電圧が供給される。

充電コネクタと充電ポートとが接続されている状態では、信号線が接地されているので、接続検出用スイッチおよびイグニッションスイッチがオンされても、信号線の電位は０である。一方、充電コネクタと充電ポートとが接続されていない状態では、信号線が接地されていないので、接続検出用スイッチがオンされるか、接続検出用スイッチがオンにならない場合であっても、イグニッションスイッチがオンされると、信号線の電位が０でなくなる。

よって、信号線の電位が０であるか否かに基づいて、充電コネクタと充電ポートとが接続されているか否かを精度よく判定することができる。そして、充電コネクタと充電ポートとの接続が検出されているときには、車両の発進を禁止することにより、充電コネクタが充電ポートに接続されたままの状態で車両が発進されることを防止できる。

本発明によれば、充電コネクタと充電ポートとが接続されているか否かを精度よく判定することができる。充電コネクタと充電ポートとの接続が検出されているときには、車両の発進を禁止することにより、充電コネクタが充電ポートに接続されたままの状態で車両が発進されることを防止できる。その結果、充電ケーブル、充電コネクタおよび充電ポートに損傷が生じることを防止できる。

図１は、本発明の一実施形態に係る充電接続検出装置が搭載された車両の要部の構成を示す回路図である。 図２は、接続判定処理の流れを示すフローチャートである。

以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る充電接続検出装置が搭載された車両の要部の構成を示す回路図である。

充電接続検出装置が搭載される車両２は、電気自動車またはプラグインハイブリッドカーである。車両２には、たとえば、走行用モータおよび発電機として機能するモータジェネレータ（図示せず）と、モータジェネレータに供給される電力を蓄積する高圧バッテリ（図示せず）とが備えられている。そして、車両２では、外部電源３から供給される電力で高圧バッテリを充電できるようになっている。外部電源３は、たとえば、急速充電用ＤＣ電源である。

高圧バッテリの充電のために、車両２には、高圧バッテリと電気的に接続された充電ポート４が設けられている。外部電源３には、充電ケーブル５の一端に設けられたプラグが接続される。充電ケーブル５の他端には、充電ポート４に接続／切離可能な充電コネクタ６が設けられている。充電コネクタ６が充電ポート４に接続されることにより、外部電源３と高圧バッテリとが電気的に接続され、外部電源３から供給される電力で高圧バッテリを充電することができる。

また、車両２には、各部の制御のためのＥＣＵ（電子制御ユニット）７と、補機などに電力を供給するための低圧バッテリ８とが備えられている。

ＥＣＵ７には、ＩＧポート１１、ＩＧＣＴポート１２および接続検出用ポート１３が設けられている。

ＩＧポート１１には、ＥＣＵ７の外部において、低圧バッテリ８の出力電圧を供給するためのＩＧ電圧供給線１４が接続されている。ＩＧ電圧供給線１４の途中部には、イグニッションスイッチ１５が介装されている。

また、ＩＧポート１１には、ＥＣＵ７の内部において、ＩＧ電圧供給線１６の一端が接続されている。ＩＧ電圧供給線１６の途中部には、ダイオード１７が介装されている。ダイオード１７は、電流がＩＧ電圧供給線１６をＩＧポート１１側から流れることを許容し、その逆方向に流れることを阻止する。ＩＧ電圧供給線１６は、ダイオード１７よりも先端側で２本に分岐して、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１８および第２ＤＣ−ＤＣコンバータ１９に接続されている。

ＩＧＣＴポート１２には、ＥＣＵ７の外部において、低圧バッテリ８の出力電圧を供給するためのＩＧＣＴ電圧供給線２０が接続されている。ＩＧＣＴ電圧供給線２０の途中部には、ＩＧＣＴリレー２１が介装されている。

また、ＩＧＣＴポート１２には、ＥＣＵ７の内部において、ＩＧＣＴ電圧供給線２２の一端が接続されている。ＩＧＣＴ電圧供給線２２の途中部には、ダイオード２３が介装されている。ダイオード２３は、電流がＩＧＣＴ電圧供給線２２をＩＧＣＴポート１２側から流れることを許容し、その逆方向に流れることを阻止する。ＩＧＣＴ電圧供給線２２の他端は、ＩＧ電圧供給線１６におけるダイオード１７と分岐部分との間に接続されている。

これにより、イグニッションスイッチ１５がオンにされると、低圧バッテリ８の出力電圧がＩＧ電圧供給線１４を介してＩＧポート１１に入力される。ＩＧポート１１に入力される電圧は、ＩＧ電圧供給線１６を介して、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１８および第２ＤＣ−ＤＣコンバータ１９に入力される。

また、ＩＧＣＴリレー２１がオンされている状態では、低圧バッテリ８の出力電圧がＩＧＣＴ電圧供給線２０を介してＩＧＣＴポート１２に入力される。ＩＧＣＴポート１２に入力される電圧は、ＩＧＣＴ電圧供給線２２を介して、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１８および第２ＤＣ−ＤＣコンバータ１９に入力される。

第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１８および第２ＤＣ−ＤＣコンバータ１９は、それぞれ入力電圧を１２Ｖおよび５Ｖの直流電圧に変換する。

接続検出用ポート１３には、ＥＣＵ７の外部において、接続検出用信号線２３の一端が接続されている。接続検出用信号線２３の他端部は、充電ポート４に保持されている。充電コネクタ６が充電ポート４に接続されると、接続検出用信号線２３の他端部に充電コネクタ６に保持された配線２４が接続される。配線２４は、外部電源３に設けられた回路２５を介して接地されている。

また、接続検出用ポート１３には、ＥＣＵ７の内部において、接続検出用信号線２６の一端が接続されている。

ＥＣＵ７には、マイクロコンピュータ３１が備えられている。

接続検出用信号線２６の他端は、マイクロコンピュータ３１に接続されている。接続検出用信号線２６の途中部には、電流が接続検出用信号線２６を接続検出用ポート１３に向けて流れることを許容し、その逆流を阻止するダイオード３２が介装されている。

接続検出用信号線２６には、マイクロコンピュータ３１とダイオード３２との間において、第１検出用電圧供給線３３が分岐して接続されている。第１検出用電圧供給線３３には、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１８が出力する１２Ｖの電圧が供給されるようになっている。第１検出用電圧供給線３３の途中部には、トランジスタ３４および抵抗３５が第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１８側からこの順に介装されている。抵抗３５は、第１検出用電圧供給線３３から接続検出用信号線２６に供給される電圧を降圧させるために設けられている。

また、接続検出用信号線２６には、接続検出用ポート１３と第１検出用電圧供給線３３の接続部分との間において、一端がＩＧ電圧供給線１６に接続された第２検出用電圧供給線３６の他端が接続されている。第２検出用電圧供給線３６の途中部には、抵抗３７およびダイオード３８がＩＧ電圧供給線１６側からこの順に介装されている。抵抗３７は、第２検出用電圧供給線３６から接続検出用信号線２６に供給される電圧を降圧させるために設けられている。ダイオード３８は、電流が第２検出用電圧供給線３６をＩＧ電圧供給線１６側から接続検出用信号線２６側に流れることを許容し、その逆方向に流れることを阻止する。

さらに、接続検出用信号線２６には、マイクロコンピュータ３１と第１検出用電圧供給線３３の接続部分との間において、抵抗３９が介装されている。

また、接続検出用信号線２６には、接続検出用ポート１３とダイオード３２との間において、分岐信号線４０の一端が接続されている。分岐信号線４０の他端は、ＯＲ回路４１に接続されている。

ＯＲ回路４１には、ＩＧ信号が入力されるようになっている。ＩＧ信号は、イグニッションスイッチ１５がオンの状態でハイレベルとなる信号であり、たとえば、ＩＧ電圧供給線１６に供給される電圧が適当に降圧されることによって生成される。また、車両２は、家庭用電源（単相１００Ｖまたは単相２００Ｖの商用交流電源）から供給される電力によっても高圧バッテリを充電できるように構成されており、ＯＲ回路４１には、高圧バッテリが家庭用電源と電気的に接続されたときにハイレベルとなる信号が入力される。ＯＲ回路４１への入力信号のいずれかがハイレベルになると、ＯＲ回路４１からマイクロコンピュータ３１を起動させるための回路に信号が出力され、マイクロコンピュータ３１が起動される。

マイクロコンピュータ３１には、ＩＧ信号が入力されるようになっている。

マイクロコンピュータ３１は、ＩＧ信号に基づいて、ＩＧＣＴリレー２１のオン／オフを制御する。具体的には、マイクロコンピュータ３１は、イグニッションスイッチ１５がオンされたことに応答して、ＩＧＣＴリレー２１をオンにする。また、マイクロコンピュータ３１は、イグニッションスイッチ１５がオフされると、そのオフから所定時間が経過した後に、ＩＧＣＴリレー２１をオフにする。これにより、イグニッションスイッチ１５がオフされてから所定時間が経過するまで、低圧バッテリ８の出力電圧がＩＧＣＴ電圧供給線２０を介してＩＧＣＴポート１２に入力されるので、その電圧を利用して、ＥＣＵ７の各部の動作を継続させることができる。

また、マイクロコンピュータ３１は、充電コネクタ６が充電ポート４に接続されているか否かを判定するための接続判定処理を実行する。

図２は、接続判定処理の流れを示すフローチャートである。

接続判定処理は、イグニッションスイッチ１５がオンにされて、ＩＧ信号がハイレベルになったことに応答して開始される。

ＩＧ信号がハイレベルになると（ステップＳ１のＹＥＳ）、マイクロコンピュータ３１により、トランジスタ３４がオンにされる（ステップＳ２）。トランジスタ３４がオンになると、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１８が出力する１２Ｖの電圧が抵抗３５で降圧され、その降圧後の電圧が検出用電圧として、第１検出用電圧供給線３３から接続検出用信号線２６に供給される。

充電コネクタ６が充電ポート４に接続されている状態では、接続検出用信号線２３が配線２４および外部電源３に設けられた回路２５を介して接地され、接続検出用ポート１３を介して接続検出用信号線２３と電気的に接続された接続検出用信号線２６は、接地されている。そのため、第１検出用電圧供給線３３から接続検出用信号線２６に検出用電圧が供給されても、接続検出用信号線２６の電位は０であり、マイクロコンピュータ３１には、接続検出用信号線２６からローレベルの充電コネクタ接続信号が入力される。

一方、充電コネクタ６が充電ポート４に接続されていない状態では、第１検出用電圧供給線３３から接続検出用信号線２６に検出用電圧が供給されると、接続検出用信号線２６の電位が検出用電圧と等しくなる。このとき、検出用電圧は、抵抗３９によって降圧されて、ハイレベルの充電コネクタ接続信号として、接続検出用信号線２６からマイクロコンピュータ３１に入力される。

トランジスタ３４が故障などの原因でオンにならない場合、第１検出用電圧供給線３３から接続検出用信号線２６に検出用電圧が供給されない。この場合であっても、イグニッションスイッチ１５がオンされているので、低圧バッテリ８の出力電圧が第２検出用電圧供給線３６に供給される。そして、第２検出用電圧供給線３６に供給される電圧が抵抗３７で降圧され、その降圧後の電圧が第２検出用電圧供給線３６から接続検出用信号線２６に供給される。

充電コネクタ６が充電ポート４に接続されている状態では、接続検出用信号線２６が接地されているので、第２検出用電圧供給線３６から接続検出用信号線２６に検出用電圧が供給されても、接続検出用信号線２６の電位は０であり、マイクロコンピュータ３１には、接続検出用信号線２６からローレベルの充電コネクタ接続信号が入力される。

一方、充電コネクタ６が充電ポート４に接続されていない状態では、第２検出用電圧供給線３６から接続検出用信号線２６に電圧が供給されると、接続検出用信号線２６の電位がその供給電圧と等しくなる。このとき、接続検出用信号線２６に供給される電圧は、抵抗３９によって降圧されて、ハイレベルの充電コネクタ接続信号として、接続検出用信号線２６からマイクロコンピュータ３１に入力される。

その後、マイクロコンピュータ３１により、充電コネクタ接続信号がハイレベルであるか否かが判断される（ステップＳ３）。

充電コネクタ接続信号がハイレベルである場合には（ステップＳ３のＹＥＳ）、マイクロコンピュータ３１により、充電コネクタ６が充電ポート４に接続されていないと判定されて、車両１の走行が許可される（ステップＳ４）。すなわち、充電コネクタ接続信号がハイレベルである場合には、マイクロコンピュータ３１により、高圧バッテリからモータジェネレータへの電力の供給が許容される。

一方、充電コネクタ接続信号がローレベルである場合には（ステップＳ３のＮＯ）、マイクロコンピュータ３１により、充電コネクタ６が充電ポート４に接続されていると判定されて、車両１の走行が禁止される（ステップＳ５）。すなわち、充電コネクタ接続信号がローレベルである場合には、マイクロコンピュータ３１により、高圧バッテリからモータジェネレータへの電力の供給が禁止される。

以上のように、トランジスタ３４がオンになると、第１ＤＣ−ＤＣコンバータ１８が出力する１２Ｖの電圧が抵抗３５で降圧され、その降圧後の電圧が検出用電圧として、第１検出用電圧供給線３３から接続検出用信号線２６に供給される。また、トランジスタ３４が故障などの原因でオンにならない場合であっても、イグニッションスイッチ１５がオンされると、低圧バッテリ８の出力電圧が第２検出用電圧供給線３６に供給される。そして、第２検出用電圧供給線３６に供給される電圧が抵抗３７で降圧され、その降圧後の電圧が第２検出用電圧供給線３６から接続検出用信号線２６に供給される。

これにより、トランジスタ３４がオンにならないような故障が生じていても、充電コネクタ６が充電ポート４に接続されていないときには、充電コネクタ接続信号がハイレベルとなる。

よって、充電コネクタ６が充電ポート４に接続されているか否かを精度よく判定することができる。

そして、充電コネクタ６が充電ポート４に接続されているときには、車両１の走行が禁止されることにより、充電コネクタが充電ポートに接続されたままの状態で車両１が発進されることを防止できる。その結果、充電ポート４、充電ケーブル５および充電コネクタ６に損傷が生じることを防止できる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。

たとえば、外部電源３は、急速充電用ＤＣ電源に限らず、家庭用電源（単相１００Ｖまたは単相２００Ｖの商用交流電源）であってもよい。

また、接続検出用スイッチとして、トランジスタ３４が設けられているが、トランジスタ３４は、たとえば、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）であってもよいし、バイポーラトランジスタであってもよい。また、トランジスタ３４に代えて、トランジスタ以外の半導体スイッチが設けられてもよい。

その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

２ 車両
３ 外部電源
５ 充電ケーブル
６ 充電コネクタ
４ 充電ポート
７ ＥＣＵ（充電接続検出装置）
８ 低圧バッテリ（補機バッテリ）
１５ イグニッションスイッチ
２６ 接続検出用信号線（信号線）
３１ マイクロコンピュータ（判定手段）
３３ 第１検出用電圧供給線
３４ トランジスタ（接続検出用スイッチ）
３６ 第２検出用電圧供給線

Claims (1)

1. 外部電源から延びる充電ケーブルに設けられた充電コネクタが接続／切離可能な充電ポートとを備える車両に適用され、前記充電コネクタと前記充電ポートとが接続されているか否かを検出する充電接続検出装置であって、
   一端が前記充電ポートに接続され、前記充電コネクタと前記充電ポートとが接続された状態で前記外部電源に設けられた回路を介して接地される信号線と、
   前記信号線に接続され、前記信号線に所定の検出用電圧を供給するための第１検出用電圧供給線と、
   前記第１検出用電圧供給線の途中部に介装され、前記第１検出用電圧供給線を流れる電流をオン／オフする接続検出用スイッチと、
   一端が前記車両のイグニッションスイッチを介して前記車両の補機バッテリに接続され、他端が前記信号線に接続された第２検出用電圧供給線と、
   前記信号線の他端が接続され、前記信号線の電位に基づいて、前記充電コネクタと前記充電ポートとが接続されているか否かを判定する判定手段とを含む、充電接続検出装置。

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