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JP4107297B2 - 車載蓄電機構の充電制御装置 - Google Patents

車載蓄電機構の充電制御装置 Download PDF

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Description

本発明は、車両に搭載されたバッテリ、コンデンサ等の蓄電機構を外部電源により充電する際の制御に関し、特に、充電に起因する誤動作を防止し、車両の正常な走行と充電作業の安全性を確保するための制御装置に関する。
近年、エンジンを搭載した車両に代わるものとして、ハイブリッド車や電気自動車や燃料電池車の開発が盛んに行なわれ、その一部は実用化されている。このような車両は、一般に、充放電可能な蓄電機構(バッテリやコンデンサ等)を搭載しており、これを動力源として走行する。このような蓄電機構は、車両に搭載されたジェネレータにより、走行中発電された電力で充電される。そのため、長時間走行されないまま放置された蓄電機構は充電されることなく自然放電により蓄電量が0になり、車両外部の電源を用いてバッテリ等の充電を行なう必要がある。
このようなバッテリの充電は、通常、車両を停止させた状態でイグニションスイッチをオフにして、車両外部の交流電源側からの専用コネクタを車載充電器の充電コネクタに接続することにより行なわれる。この場合、充電コネクタへの接続が行なわれた状態で車両を誤って発進させてしまうと、充電コネクタや交流電源側からの接続ケーブルの破損等の問題を引き起こすため、これを防止すべく、充電コネクタへの接続を検知してコネクタ接続検知信号を出力する検出スイッチを設けて、コネクタ接続が検知された場合は車両駆動モータを停止させることが行なわれている。
このような充電作業に関連して、特開平7−39012号公報(特許文献1)は、バッテリ駆動の電気自動車の走行中の誤信号による車両停止を回避するとともに、バッテリー充電作業中の車両の誤発進を確実に防止する、電気自動車用制御装置を開示する。この電気自動車用制御装置は、充電可能な車載バッテリと、車載バッテリを駆動源として駆動するモータと、外部電源からの電力供給コネクタに接続され電力供給コネクタから車載バッテリに供給するための充電用電力を受ける充電コネクタと、を有する電気自動車において、充電コネクタと電力供給コネクタとの接続を検出してコネクタ接続検出信号を出力するコネクタ接続検出手段と、車両の走行を検出して走行検出信号を出力する走行検出手段と、走行検出信号が出力されていない状態でコネクタ接続検出信号が出力されたときにのみ、モータの駆動を禁止する制御を行なうモータ制御手段とを具備する。
この電気自動車用制御装置によると、車両の走行状態を示す走行検出信号が出力されておらず、かつコネクタ接続検出信号が出力されたときにのみ、モータ駆動が禁止され、走行検出信号が出力されかつコネクタ接続信号が出力されたときはモータ駆動は禁止されない。すなわち、モータが通電状態であっても車両が停止状態にあるときには、コネクタ接続信号はチャタリングによるものでなく有効なものとされ、モータへの通電が遮断される。これにより、車両停止時に充電コネクタを接続した場合には、車両の発進が確実に防止される一方、車両走行中のチャタリングによるコネクタ接続信号は誤信号として無視され、走行が続行される。
特開平7−39012号公報
しかしながら、特許文献1に開示された制御装置では、車両の走行状態を示す走行検出信号が出力されておらず、かつコネクタ接続検出信号が出力されたときにのみ、モータ駆動が禁止される。このため、エンジンと走行用モータとを搭載した車両であって、外部電源からの電力供給コネクタと充電コネクタとが接続されている状態において、モータ駆動が禁止さても、エンジンを始動させることができる。このため、外部電源でバッテリを充電中にエンジンにより車両を走行させることが可能となる。
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、車両に搭載された蓄電機構を外部電源により充電する場合に、車両の正常な走行と充電作業の安全性を確保する車載蓄電機構の充電制御装置を提供することである。
第1の発明に係る車載蓄電機構の充電制御装置は、蓄電機構と、蓄電機構からの電力を受けて負荷を駆動する駆動制御部と、蓄電機構と駆動制御部との間に設けられたメインリレーとを搭載した車両に適用される。この車両においては、メインリレーを電力供給状態とすることにより車両の走行が許可され、特定の状態において駆動制御部に外部電源を接続することにより蓄電機構が充電される。この充電制御装置は、駆動制御部のコネクタに外部電源を含む他の機器のコネクタが接続されているか否かを検知するための検知手段と、検知手段により検知された接続状態に基づいて、メインリレーを電力供給状態にすることを禁止するように、メインリレーを制御するための制御手段とを含む。
第1の発明によると、たとえば、ハイブリッド車両において走行用バッテリを外部電源を用いて充電する場合、特定の状態で駆動制御部(一例としてPCU(Power Control Unit))に外部電源を接続することによりバッテリが充電される。このような充電は日常的に行なわれるものではなく、PCU側のコネクタとして外部電源充電用の専用コネクタでないことがある。たとえば、このような充電時以外の通常時においては、車両に搭載された機器(一例としてエアコンディショナ等の補機)への電力供給ケーブルのコネクタがPCUのコネクタに接続されていることがある。検知手段は、このPCUのコネクタの接続状態を検知して、制御手段は、その接続状態に応じて、メインリレーを電力供給状態にすることを禁止するように制御する。このようにすると、たとえば、駆動制御部のコネクタに外部電源のコネクタが接続されている場合には、メインリレーを電力供給状態にすることを禁止して、車両の走行が許可されないようにできる。一方、駆動制御部のコネクタに通常接続されている他の機器のコネクタが接続されている場合には、メインリレーを電力供給状態にすることを禁止しないで、車両の走行が許可されるようにできる。その結果、車両に搭載された蓄電機構を外部電源により充電する場合に、車両の正常な走行と充電作業の安全性を確保する車載蓄電機構の充電制御装置を提供することができる。
第2の発明に係る車載蓄電機構の充電制御装置においては、第1の発明の構成に加えて、検知手段は、駆動制御部のコネクタに接続されているコネクタがないことを検知するための手段を含み、制御手段は、駆動制御部のコネクタに接続されているコネクタがない場合には、電力供給状態にすることを禁止するように、メインリレーを制御するための手段を含む。
第2の発明によると、駆動制御部のコネクタに何も接続されていない場合には、車両の走行が許可される状態ではないので、メインリレーを電力供給状態にすることを禁止して、車両の走行が許可されないようにできる。
第3の発明に係る車載蓄電機構の充電制御装置においては、第1の発明の構成に加えて、他の機器は車両に搭載された機器であって、通常の状態において駆動制御部と他の機器とが接続され、制御手段は、駆動制御部のコネクタに他の機器のコネクタが接続されていない場合には、電力供給状態にすることを禁止するように、メインリレーを制御するための手段を含む。
第3の発明によると、駆動制御部のコネクタに通常の状態において接続される他の機器のコネクタが接続されていない場合には、車両の走行が許可される状態ではないので、メインリレーを電力供給状態にすることを禁止して、車両の走行が許可されないようにできる。
第4の発明に係る車載蓄電機構の充電制御装置においては、第3の発明の構成に加えて、検知手段は、他の機器への電力供給状態を検知することにより、駆動制御部のコネクタに他の機器のコネクタが接続されているか否かを検知するための手段を含む。
第4の発明によると、車両に搭載された他の機器への電力供給状態を検知することにより、駆動制御部のコネクタに他の機器のコネクタが接続されているか否かを検知できる。
第5の発明に係る車載蓄電機構の充電制御装置においては、第4の発明の構成に加えて、検知手段は、他の機器における電流値および電圧値の少なくともいずれかを検知することにより、駆動制御部のコネクタに他の機器のコネクタが接続されているか否かを検知するための手段を含む。
第5の発明によると、車両に搭載された他の機器における電流値や電圧値を検知することにより、駆動制御部のコネクタに他の機器のコネクタが接続されているか否かを検知できる。
第6の発明に係る車載蓄電機構の充電制御装置においては、第1の発明の構成に加えて、制御手段は、駆動制御部のコネクタに外部電源のコネクタが接続されている場合には、電力供給状態にすることを禁止するように、メインリレーを制御するための手段を含む。
第6の発明によると、駆動制御部のコネクタに外部電源のコネクタが接続されている場合には、車両の走行が許可される状態ではないので、メインリレーを電力供給状態にすることを禁止して、車両の走行が許可されないようにできる。
第7の発明に係る車載蓄電機構の充電制御装置においては、第1〜6のいずれかの発明の構成に加えて、他の機器は、車両の走行に無関係な負荷である。
第7の発明によると、他の機器は車両の走行に無関係な負荷(たとえばエアコンディショナ等の補機)であるので、駆動制御部のコネクタにこのような他の機器のコネクタが接続されていない場合であっても、車両の走行が可能になる。このため、駆動制御部のコネクタに通常の状態において接続される他の機器のコネクタが接続されていない場合には、車両の走行が許可される状態ではないので、メインリレーを電力供給状態にすることを禁止して、車両の走行が許可されないようにできる。
第8の発明に係る車載蓄電機構の充電制御装置においては、第1〜7のいずれかの発明の構成に加えて、蓄電機構は、二次電池である。
第8の発明によると、車両に搭載された走行用モータに電力を供給する二次電池を安全に充電することができる。
第9の発明に係る車載蓄電機構の充電制御装置においては、第1〜8のいずれかの発明の構成に加えて、車両は、駆動源として内燃機関と電動機とを備えた車両である。
第9の発明によると、駆動源として内燃機関(エンジン)と電動機(走行用モータ)とを備えたハイブリッド車両において、走行用モータに電力を供給する二次電池を安全に充電することができる。
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。
<第1の実施の形態>
以下、本発明の第1の実施の形態に係る電力供給システムについて説明する。なお、以下の説明における車両は、ハイブリッド車両であるとして説明するが、外部電源を用いて車両に搭載されたバッテリを充電する車両であればハイブリッド車両に限定されるものではない。
図1に、通常時における電力供給システムの構成を示す。図1に示すように、この電力供給システムはHV−ECU(Electronic Control Unit)100により制御されるPCU200と、バッテリ500と、PCU200とバッテリ500との間に設けられたシステムメインリレー(以下、SMRと記載する。)400とを含む。
PCU200には、PCU200側のコネクタ(A)210が設けられる。PCU200側のコネクタ(A)210は、エアコンディショナ(以下、エアコンと記載する。)300に電力を供給するための電力供給ケーブルに設けられたコネクタ(B)220が接続されている。なお、エアコンではなく他の補機であってもよい。また、HV−ECU100は、ナビゲーション装置600およびREADY−ON表示灯700に接続されている。
図1に示すような電力供給システムが車両の通常時における状態であって、HV−ECU100は、SMR400を電力供給状態(オン状態)とすることによりバッテリ500からPCU200に電力が供給されるようにして、車両を走行可能状態とする。バッテリ500からSMR400を介してPCU200に供給された電力は、エアコン300などの車両の補機に供給される。また、PCU200から走行用モータに電力が供給され、走行用モータにより車両が走行することができる。
エアコン300に供給される電力の電圧値を示す信号が供給電圧信号としてHV−ECU100に入力される。なお、READY−ON表示灯は、車両が走行可能状態になったことを運転者に知らせるための表示灯であって車両のインストルメンタルパネル等に設けられる。
図2に、図1に示した電力供給システムにおいて、バッテリ500の蓄電量がゼロになり車両が走行可能状態にできない場合外部の電源を用いてバッテリ500を充電する状態を示す。このとき、エアコン300の電力供給ケーブルに設けられたコネクタ(B)220がPCU200側のコネクタ(A)210から抜かれて、CHARGER800の充電用高圧ケーブルに設けられたコネクタ(C)230がPCU200側のコネクタ(A)210に接続される。なお、このような接続をした後、特定のモードにするために、車両故障診断用ツールなどを車両のコンピュータに接続して、外部充電開始モードとする。このようにすることにより、外部電源であるAC100VからCHARGER800を介してPCU200、SMR400を介してバッテリ500に充電用高圧電力が供給されバッテリ500が充電される。
図3を参照して、図1に示すHV−ECU100で実行されるプログラムの制御構造について説明する。
ステップ(以下、ステップをSと略す。)100にて、HV−ECU100は、イグニッションスイッチがオンにされたか否かを判断する。イグニッションスイッチがオンにされると(S100にてYES)、処理はS200へ移される。もしそうでないと(S100にてNO)、処理はS100へ戻され、イグニッションスイッチがオンにされるまで待つ。
S200にて、HV−ECU100は、エアコン300の供給電圧を検知する。このとき、HV−ECU100は、エアコン300から入力される供給電圧信号に基づいて、エアコン供給電圧を検知する。
S300にて、HV−ECU100は、エアコン300に高圧電力が印加されている状態であるか否かを判断する。エアコン300に高圧電力が印加されている状態であると(S300にてYES)、処理はS400へ移される。もしそうでないと(S300にてNO)、処理はS600へ移される。
S400にて、HV−ECU100は、SMR400へON指令信号を出力する。S500にて、HV−ECU100は、READY−ON表示灯700にREADY−ON表示指令信号を出力する。
S600にて、HV−ECU100は、「CHARGERの配線接続中」をナビゲーション装置600の画面に表示するように指令信号を出力する。S700にて、イグニッションスイッチがオフにされたか否かを判断する。イグニッションスイッチがオフにされると(S700にてYES)、この処理は終了する。もしそうでないと(S700にてNO)、処理はS600へ戻される。
以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る電力供給システムの動作について説明する。
車両が通常の走行中においては、図1に示すように電力供給システムが構成される。すなわち、PCU200側のコネクタ(A)210には、エアコン300の電力供給ケーブルのコネクタ(B)220が接続される。バッテリ500からSMR400を介してPCU200に電力が供給され、エアコン300や走行用モータに電力が供給される。
図1に示すような通常の状態において、イグニッションスイッチがオンにされると(S100にてYES)、エアコン300に供給される電力の電圧が検知される(S200)。このような状態ではエアコン300の電力供給ケーブルのコネクタ(B)220とPCU200側のコネクタ(A)210とが接続されているためエアコン300に高圧の電力が印加されている状態である(S300にてYES)。このような場合には、SMR400がONになるように指令信号が出力され(S400)、READY−ON表示灯700が点灯される(S500)。これにより、車両が通常の電力供給状態であって車両が走行開始できる状態であることを示すREADY−ON表示灯が点灯することになる。
車両を長時間放置するなどしてバッテリ500の蓄電量がゼロになるとCHARGER800を用いてバッテリ500を充電することになる。このとき、図2に示すように、PCU200側のコネクタ(A)には、CHARGER800の充電用高圧ケーブルのコネクタ(C)230が接続される。
図2に示すようなバッテリ500の充電状態において、イグニッションスイッチがオンにされると(S100にてYES)、エアコンへ供給される電力の電圧値が検知される(S200)。このとき、図2に示すように、PCU200とエアコン300とは接続されていないためエアコン300に高圧電力が印加された状態ではない(S300にてNO)。このような場合には、ナビゲーション装置600の画面に「CHARGERの配線接続中」という警告が表示される(S600)。このとき、イグニッションスイッチがオフにされるまで(S700にてYES)、この表示がナビゲーション装置600に表示される。
以上のようにして、本実施の形態に係る電力供給システムにおける制御装置であるHV−ECUによると、外部電源を用いたバッテリを充電中にイグニッションスイッチがオンにされたときには通常PCUに接続されている補機であるエアコンへの供給電圧が検知され高圧電力が印加されている状態でない場合にはCHARGERがPCUに接続されていると判断してナビゲーション装置の画面に警告表示を行ないSMRをオン状態としない。その結果、車両が走行開始できる状態にならず、CHARGERが接続されている状態で車両が走行することはない。
なお、図3に示すフローチャートのS200において、エアコンへ供給される電力の電圧値を検知することとしたが、供給される電力の電流値を検知するようにしてもよい。
<第2の実施の形態>
以下、本発明の第2の実施の形態について説明する。本実施の形態は、CHARGER接続検知回路をコネクタおよびPCUに設けるものである。
図4に示すように、PCU250側のコネクタ(D)260にILK(インターロック)検知端子の他にCHARGER接続検知端子(2)を設ける。エアコン300の電力供給ケーブルのコネクタ(E)270のILKを短絡する回路を設ける。また、CHARGER800の充電用高圧ケーブルのコネクタ(F)280のILK回路を短絡する回路を設けるとともに、CHARGER接続検知端子(1)も短絡する回路を設ける。
エアコン300の電力供給ケーブルのコネクタ(E)270がPCU250側のコネクタ(D)に接続されると、ILK端子がコネクタ(E)270内で短絡されているためILK信号がオン状態(Hi)となるが、CHARGER接続検知回路(2)に対応する端子は短絡されていないためCHG信号はオフ(Lo)状態となる。
一方、CHARGER800の充電用高圧ケーブルのコネクタ(F)280がPCU250側のコネクタ(D)に接続されるとILK端子もCHARGER接続検知回路(1)もコネクタ(F)280の内部でそれぞれ短絡されているため、ILK信号もCHG信号もともにオン(Hi)となる。
PCU250からHV−ECU110に、これらのILK信号およびCHG信号が出力され、HV−ECU110においてILK信号とCHG信号の状態に基づいて、READY−ON許可信号をオンまたはオフとする。
図5に、これらの状態をまとめて示す。状態(1)が、PCU250側のコネクタ(D)260にエアコン300の電力供給ケーブルのコネクタ(E)270が接続されている状態を、状態(2)が、PCU250側のコネクタ(D)260にCHARGER800の充電用高圧ケーブルのコネクタ(F)280が接続されている状態を、状態(3)が、PCU250側のコネクタ(D)260に何も接続されていない状態を、それぞれ示す。
状態(1)においては、ILK信号がオンとなりCHG信号がオフとなる。このときHV−ECU110は、READY−ON許可信号をオン状態とする。すなわち、PCU250側のコネクタ(D)260には、エアコン300の電力供給ケーブルのコネクタ(E)270が接続され、通常の状態であるPCU250とエアコン300とが接続されているため、車両の走行を許可してもよい状態であるからである。
状態(2)においては、ILK信号がオンとなりCHG信号がオンとなる。この場合にHV−ECU110は、車両の走行許可を表わすREADY−ON許可信号をオフ状態とする。すなわち、このときPCU250側のコネクタ(D)260には、CHARGER800の充電用高圧ケーブルのコネクタ(F)280が接続されており、車両を走行許可状態とすることができないためである。
状態(3)においては、ILK信号もCHG信号もともにオフ状態となる。このような場合にはHV−ECU110は、図1に示すような通常の状態ではないため、READY−ON許可信号をオフ状態として、車両の走行を許可しないようにする。
以上のようにして、本実施の形態に係る電力供給システムのコネクタを用いても、前述の第1の実施の形態と同様にハイブリッド車両において安全にバッテリを充電することができる。
今回開示された実施の形態はすべ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。本発明の範囲は上記した説明ではなくて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すべての変更が含まれることが意図される。
本発明の第1の実施の形態に係る電力供給システムの構成図(その1)である。 本発明の第1の実施の形態に係る電力供給システムの構成図(その2)である。 図1のHV_ECUで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。 本発明の第2の実施の形態に係る電力供給システムにおけるコネクタの構成図である。 本発明の第2の実施の形態に係る電力供給システムにおけるコネクタ接続状態を示す図である。
符号の説明
100 HV_ECU、200,250 PCU、210 コネクタ(A)、220 コネクタ(B)、230 コネクタ(C)、260 コネクタ(D)、270 コネクタ(E)、280 コネクタ(F)、300 エアコンディショナ、400 システムメインリレー、500 バッテリ、600 ナビゲーション装置、700 READY−ON表示灯。

Claims (9)

  1. 蓄電機構と、前記蓄電機構からの電力を受けて負荷を駆動する駆動制御部と、前記蓄電機構と前記駆動制御部との間に設けられたメインリレーとを搭載した車両に適用される車載蓄電機構の充電制御装置であって、
    前記メインリレーを電力供給状態とすることにより前記車両の走行が許可され、
    特定の状態において前記駆動制御部に外部電源を接続することにより前記蓄電機構が充電され、
    前記充電制御装置は、
    前記駆動制御部のコネクタに前記外部電源を含む他の機器のコネクタが接続されているか否かを検知するための検知手段と、
    前記検知手段により検知された接続状態に基づいて、前記メインリレーを電力供給状態にすることを禁止するように、前記メインリレーを制御するための制御手段とを含む、車載蓄電機構の充電制御装置。
  2. 前記検知手段は、前記駆動制御部のコネクタに接続されているコネクタがないことを検知するための手段を含み、
    前記制御手段は、前記駆動制御部のコネクタに接続されているコネクタがない場合には、電力供給状態にすることを禁止するように、前記メインリレーを制御するための手段を含む、請求項1に記載の車載蓄電機構の充電制御装置。
  3. 前記他の機器は前記車両に搭載された機器であって、通常の状態において前記駆動制御部と前記他の機器とが接続され、
    前記制御手段は、前記駆動制御部のコネクタに前記他の機器のコネクタが接続されていない場合には、電力供給状態にすることを禁止するように、前記メインリレーを制御するための手段を含む、請求項1に記載の車載蓄電機構の充電制御装置。
  4. 前記検知手段は、前記他の機器への電力供給状態を検知することにより、前記駆動制御部のコネクタに前記他の機器のコネクタが接続されているか否かを検知するための手段を含む、請求項3に記載の車載蓄電機構の充電制御装置。
  5. 前記検知手段は、前記他の機器における電流値および電圧値の少なくともいずれかを検知することにより、前記駆動制御部のコネクタに前記他の機器のコネクタが接続されているか否かを検知するための手段を含む、請求項4に記載の車載蓄電機構の充電制御装置。
  6. 前記制御手段は、前記駆動制御部のコネクタに前記外部電源のコネクタが接続されている場合には、電力供給状態にすることを禁止するように、前記メインリレーを制御するための手段を含む、請求項1に記載の車載蓄電機構の充電制御装置。
  7. 前記他の機器は、前記車両の走行に無関係な負荷である、請求項1〜6のいずれかに記載の車載蓄電機構の充電制御装置。
  8. 前記蓄電機構は、二次電池である、請求項1〜7のいずれかに記載の車載蓄電機構の充電制御装置。
  9. 前記車両は、駆動源として内燃機関と電動機とを備えた車両である、請求項1〜8のいずれかに記載の車載蓄電機構の充電制御装置。
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