CN103066634B - 电子控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的电子控制装置包括:引导电压设定电路，使引导信号的电压阶段性地变化；处理器，控制所述引导电压设定电路从而使所述引导信号的电压变化；输入缓冲器，被设置在所述处理器的引导信号输入端口的前级；以及输入缓冲器电压设定电路，根据所述引导信号的电压变化使所述输入缓冲器的输入电压变化，使其收敛到所述输入缓冲器的推荐输入电压范围内。

Description

电子控制装置
技术领域
本发明涉及电子控制装置。
背景技术
近年来，正在推进电动汽车和插电式（plug in）混合动力车等可通过外部电源充电的车辆（以下，将这样的车辆总称为插电式车辆）的实用化。在插入时车辆与外部电源的连接中，使用具有被称为CCID（Charge CircuitInterrupt Device，充电电路中断装置）的控制单元的专用的充电电缆。
有关这样的充电电缆和插电式车辆间的接口的规格，由美国的“SAE（ElectricVehicle Conductive Charge Coupler，电动汽车传导式充电接口）标准”和日本的“电动汽车用传导式充电系统一般要求事项（日本电动车辆规格）”规定。由这些规格规定的插电式车辆的充电步骤大致来说如下所述。
首先，充电电缆的CCID将控制引导（pilot）信号（以下简称为引导信号）发送到插电式车辆上安装的充电控制用的ECU（Electric Control Unit，电动控制单元），在该引导信号的电压从初始值V1（例如12V）变化到V2（例如9V）时，判断为充电电缆被连接到了插电式车辆上。
接着，充电电缆的CCID通过以对应于电源设备（外部电源和充电电缆）的额定电流的占空比发送引导信号，对插电式车辆的ECU通知电源设备的额定电流。
接着，插电式车辆的ECU通过使引导信号的电压从V2变化到V3（例如6V），对充电电缆的CCID通知充电准备完成。
然后，充电电缆的CCID在检测到引导信号的电压从V2变化到V3时，判断插电式车辆侧的充电准备已完成，将用于对插电式车辆侧供给外部电源的电力的继电器接通（即，开始供电）。
这样引导信号是插电式车辆的充电控制中必须的信号，检测引导信号的异常非常重要。例如，在特开2009-71989号公报中公开了，在插电式车辆和外部电源经由充电电缆进行了连接的状态下，检测在引导信号的通信中使用的控制线的断线的技术。
相关领域的描述
并且，如特开2009-71989号公报中还记载的那样，引导信号在插电式车辆的ECU内，经由输入缓冲器输入到CPU（Central Processing Unit，中央处理器）。对于输入缓冲器规定了推荐输入电压范围，但是由于如上所述那样，引导信号的电压在宽范围内变动，所以输入缓冲器不能正常工作，或者在最差的情况下有输入缓冲器被破坏的可能。因此，需要用于保护输入缓冲器的电路，但是在特开2009-71989号公报中没有公开这样的电路。
发明内容
本发明是鉴于这样的情况而完成的，目的是提供在通过充电电缆从外部电源对插电式车辆进行充电的情况下，能够保护设置在被输入引导信号的CPU等处理器的前级的引导信号用的输入缓冲器的电子控制装置。
为了解决上述问题，本发明采用了如下结构。
（1）本发明的一个方式的电子控制装置，安装在可由外部电源进行充电的车辆上，在所述车辆经由充电电缆连接到所述外部电源的情况下，在从所述充电电缆供给电力之前接收引导信号，该电子控制装置包括：引导电压设定电路，使所述引导信号的电压阶段性地变化；处理器，根据所述引导信号进行充电控制所需要的处理，并且控制所述引导电压设定电路从而使所述引导信号的电压变化；输入缓冲器，被设置在所述处理器的引导信号输入端口的前级；以及输入缓冲器电压设定电路，根据所述引导信号的电压变化使所述输入缓冲器的输入电压变化，使其收敛到所述输入缓冲器的推荐输入电压范围内。
（2）在上述（1）所述的电子控制装置中，优选所述输入缓冲器电压设定电路是可切换分压比的电阻分压电路，根据所述引导信号的电压变化，通过切换所述电阻分压电路的分压比，使所述输入缓冲器的输入电压变化，使其收敛到所述输入缓冲器的推荐输入电压范围内。
（3）在上述（2）所述的电子控制装置中，优选所述引导电压设定电路包括：下拉电阻，一端连接到从所述电子控制装置的引导信号输入端子至所述输入缓冲器的引导信号线；以及第1开关元件，连接到所述下拉电阻的另一端和地之间，根据从所述处理器输出的控制信号切换导通截止状态，所述输入缓冲器电压设定电路包括：第1分压电阻，插入到所述引导电压设定电路的后级侧的所述引导信号线的中途；第2分压电阻，一端连接到所述第1分压电阻和所述输入缓冲器间的所述引导信号线；第3分压电阻，一端连接到所述第2分压电阻的另一端，另一端连接到所述地；电平反转电路，输入从所述处理器输出的所述控制信号，使所述控制信号的电平反转后输出；以及第2开关元件，与所述第3分压电阻并联连接，根据从所述电平反转电路输出的所述控制信号切换导通截止状态。
发明效果
按照本发明，被设置在处理器的前级的引导信号用的输入缓冲器的输入电压，根据引导信号的电压变化而被设定为收敛在其推荐输入电压范围内，所以在经由充电电缆从外部电源对插电式车辆充电的情况下，能够保护引导信号用的输入缓冲器。
附图说明
图1是本实施方式的车辆充电系统的概略结构图。
图2是插电式车辆3上安装的充电控制用ECU33的内部结构图。
图3是表示车辆充电系统的动作的定时图。
具体实施方式
以下，参照附图，说明本发明的一个实施方式。
图1是本实施方式的车辆充电系统的概略结构图。如该图1所示，本实施方式的车辆充电系统由外部电源1、充电电缆2、插电式车辆3构成。外部电源1例如由设置在家里的带接地端子的电源插座11、对该电源插座11提供单相交流电的AC（商用电源）12构成。
充电电缆2由两根供电线21、22、地线23、引导线24、插头25、电缆侧耦合器26、CCID27构成。供电线21、22和地线23各自一端连接到插头25，另一端连接到电缆侧耦合器26。引导线24的一端连接到CCID27（具体来说是引导电路27c），另一端连接到电缆侧耦合器26。
通过将插头25连接到电源插座11，供电线21、22的一端连接到AC电源12，地线23的一端连接到外部电源1侧的地。而且，通过将电缆侧耦合器26连接到插电式车辆3的车辆侧耦合器31，供电线21、22的另一端连接到插电式车辆3的电池充电器32，并且地线23和引导线24的另一端连接到插电式车辆3的充电控制用ECU33。
CCID27是被设置在供电线21、22和地线23的中途的控制单元，包括插在供电线21、22的中途的继电器27a、27b、以及经由引导线24将引导信号CPL发送到插电式车辆3的充电控制用ECU33，并且进行上述继电器27a、27b的导通截止控制的引导电路27c。而且，引导电路27c与供电线21、22和地线23连接，从供电线21、22得到电源电压，从地线23得到接地电压。
插电式车辆3是电动汽车或插电式混合动力车等可通过外部电源1进行充电的车辆，具有车辆侧耦合器31、电池充电器32和充电控制用ECU33。通过在车辆侧耦合器31上连接充电电缆2的电缆侧耦合器26，供电线21、22与电池充电器32连接，地线23和引导线24与充电控制用ECU33连接。
电池充电器32是在充电控制用ECU33的控制下，将经由充电电缆2（供电线21、22）从外部电源1提供的单相交流电变换为直流电，通过该直流电对插电式车辆3上安装的驱动用电池（省略图示）进行充电的充电电路。充电控制用ECU33是，在插电式车辆3经由充电电缆2连接到外部电源1的情况下，在从充电电缆2提供电力之前接收引导信号CPL，根据该引导信号CPL进行驱动用电池的充电控制所需要的处理的电子控制装置。
图2是充电控制用ECU33的内部结构图。如该图2所示，充电控制用ECU33包括：引导信号输入端子100、雪崩二极管101、第1二极管102、第1下拉电阻103、引导电压设定电路104、输入缓冲器电压设定电路105、输入缓冲器106、第2二极管107和CPU108。
引导信号输入端子100是，在车辆侧耦合器31上连接了充电电缆2的电缆侧耦合器26的情况下与引导线24连接的外部输入端子。雪崩二极管101的一端与引导信号输入端子100连接，另一端接地，承担将经由引导信号输入端子100输入的引导信号CPL的电压（引导信号输入端子100和地之间的电压）确保为V1（例如12V）以下的作用。
第1二极管102的阳极端子与引导信号输入端子100连接，阴极端子与第1下拉电阻103的一端连接，承担仅使引导信号CPL的正值侧的信号通过的作用。第1下拉电阻103的一端与第1二极管102的阴极端子连接，另一端与地连接，承担使引导信号CPL的正值侧的电压（即第1二极管102的阴极端子和地之间的电压）从V1变化到V2（例如9V）的作用。
引导电压设定电路104是，在CPU108的控制下，使引导信号CPL的正值侧的电压阶段性地变化（从V2变化到V3（例如6V））的电路。该引导电压设定电路104具有：一端与第1二极管102的阴极端子连接的（与从引导信号输入端子100至输入缓冲器106的引导信号线L连接的）第2下拉电阻104a；以及连接在第2下拉电阻104a的另一端与地之间，根据从CPU108输出的控制信号CT切换导通截止状态的第1开关元件（例如晶体管）104b。
按照这样构成的引导电压设定电路104，在第1开关元件104b导通时第2下拉电阻104a的另一端与地连接，引导信号CPL的正值侧的电压从V2变化到V3。
输入缓冲器电压设定电路105是可切换分压比的电阻分压电路，是通过根据引导信号CPL的电压变化切换电阻分压电路的分压比，使输入缓冲器106的输入电压变化，使其收敛在输入缓冲器106的推荐输入电压范围（例如最小值3.5~最大值5.5V）内的电路。
具体来说，该输入缓冲器电压设定电路105包括：插在引导电压设定电路104的后级侧的引导信号线L的中途的第1电阻分压105a；一端与第1分压电阻105a和输入缓冲器106之间的引导信号线L连接的第2分压电阻105b；一端与第2分压电阻105b的另一端连接，另一端接地的第3分压电阻105c；输入从CPU108输出的控制信号CT，使该控制信号CT的电平反转后输出的电平反转电路105d；以及与第3分压电阻105c并联连接，根据从电平反转电路105d输出的电平反转后的控制信号CT切换导通截止状态的第2开关元件（例如晶体管）105e。
按照这样构成的输入缓冲器电压设定电路105，在引导信号CPL的正值侧的电压为V2（9V）的情况下，第1开关元件104b为截止状态，所以第2开关元件105e为导通状态。这里，在将第1分压电阻105a的电阻值设为R1，将第2分压电阻105b的电阻值设为R2，将第3分压电阻105c的电阻值设为R3时，第2开关元件105e导通状态时的分压比用R2/（R1+R2）表示。按照该分压比，设定电阻值R1、R2，使得输入缓冲器106的输入电压（第2分压电阻105b的一端和地之间的电压）为输入缓冲器106的推荐输入电压范围的最大值即5.5V以下。
另一方面，在引导信号CPL的正值侧的电压为V3（6V）的情况下，由于第1开关元件104b为导通状态，所以第2开关元件105e为截止状态。第2开关元件105e为截止状态时的分压比用（R2+R3）/（R1+R2+R3）表示。按照该分压比，设定电阻值R1、R2、R3，使得输入缓冲器106的输入电压为输入缓冲器106的推荐输入电压范围的最小值即3.5V以上。
输入缓冲器106是，输入端子与第1分压电阻105a的另一端和第2分压电阻105b的一端连接，输出端子与CPU108的引导信号输入端口INT连接的（即设置在CPU108的引导信号输入端口INT的前级的）缓冲器。如上所述，对于该输入缓冲器106，规定例如最小值3.5~最大值5.5V的推荐输入电压范围。引导信号CPL经由该输入缓冲器106被输入到CPU108。
第2二极管107的阳极端子与输入缓冲器106的输入端子连接，阴极端子与电源线连接。该第2二极管107是为了箝位保护，以使得输入缓冲器106的输入电压不超过最大额定电压（例如7V）而设置的元件。
CPU108是，根据经由输入缓冲器106输入到引导信号输入端口INT的引导信号CPL进行充电控制所需要的处理，并且控制引导电压设定电路104和输入缓冲器电压设定电路105（输出控制信号CT），使引导信号CPL的电压变化的处理器。
接着，参照图3的定时图，说明如上构成的车辆充电系统的动作。
首先，在图3的时刻t1中，如果充电电缆2的插头25连接到外部电源1的电源插座11，则CCID27的引导电路27c经由供电线21、22从AC电源12接受供电而启动，并且经由引导线24输出电压值V1（12V）的引导信号CPL。在该时刻，CCID27的继电器27a、27b为截止状态，充电控制用ECU33的CPU108为休眠状态。
而且，如图3所示，在CPU108为休眠状态时，从CPU108输出的控制信号CT为低电平，所以引导电压设定电路104的第1开关元件104b为截止状态，输入缓冲器电压设定电路105的第2开关元件105e为导通状态。
接着，在图3的时刻t2中，在充电电缆2的电缆侧耦合器26连接到插电式车辆3的车辆侧耦合器31时，引导信号CPL被输入到充电控制用ECU33的引导信号输入端子100，但是由于第1下拉电阻103，引导信号CPL的正值侧的电压（第1二极管102的阴极端子和地之间的电压）从V1变化到V2(9V)。
这样，在时刻t2以后，输入到充电控制用ECU33的引导信号CPL的正值侧的电压（第1二极管102的阴极端子和地之间的电压）为V2（9V），但是如上所述第1开关元件104b为截止状态，第2开关元件105e为导通状态，所以输入缓冲器电压设定电路105的分压比为R2/(R1+R2)，输入缓冲器106的输入电压被抑制到输入缓冲器106的推荐输入电压范围的最大值5.5V以下。
CCID27的引导电路27c在检测到如上那样的引导信号CPL的电压变化（引导线24的电压变化）时，判断为充电电缆2已与插电式车辆3连接，通过从图3的时刻t3开始以与电源设备（外部电源1和充电电缆2）的额定电流对应的占空比发送引导信号CPL，对充电控制用ECU33通知电源设备的额定电流。
然后，充电控制用ECU33的CPU108在从时刻t3开始一定时间后的时刻t4从休眠状态启动时，测量经由输入缓冲器106输入的引导信号CPL的占空比而掌握电源设备的额定电流后，在图3中的时刻t5输出高电平的控制信号CT而将第1开关元件104b切换为导通状态（将第2开关元件105e切换为截止状态），使引导信号CPL的电压从V2变化为V3（6V），从而对充电电缆2的CCID27通知充电准备完成。
这样，在时刻t5以后，输入到充电控制用ECU33的引导信号CPL的正值侧的电压（第1二极管102的阴极端子和地之间的电压）变为V3（6V），但是如上所述，由于第1开关元件104b为导通状态，第2开关元件105e为截止状态，所以输入缓冲器电压设定电路105的分压比为（R2+R3）/（R1+R2+R3），输入缓冲器106的输入电压上升至输入缓冲器106的推荐输入电压范围的最小值即3.5V以上。
CCID27的引导电路27c在检测到引导信号CPL的电压（引导线24的电压）从V2变化到V3时，判断插电式车辆3侧的充电准备已完成，将用于对插电式车辆3侧供给外部电源1的交流电的继电器27a、27b导通（即开始供电）。由此，从外部电源1经由充电电缆2（供电线21、22）对插电式车辆3的电池充电器32提供交流电。
然后，充电控制用ECU33的CPU108通过根据由引导信号CPL的占空比掌握的电源设备的额定电流控制电池充电器32，进行驱动用电池的适当的充电控制。
如以上说明的那样，按照本实施方式，设置在CPU108的前级的引导信号CPL用的输入缓冲器106的输入电压根据引导信号CPL的电压变化被设定为收敛到其推荐输入电压范围内，所以在经由充电电缆2从外部电源1对插电式车辆3进行充电的情况下，能够保护引导信号CPL用的输入缓冲器106。
而且，本发明不限于上述的实施方式，举出以下的变形例。
例如，在上述实施方式中，采用了在将充电电缆2连接到插电式车辆3的时刻（图3中的时刻t2），引导信号CPL的电压自动从V1变化到V2的结构，但是本发明不限于此，也可以采用在将充电电缆2连接到插电式车辆3的时刻，即在电压值V1的引导信号CPL被输入到充电控制用ECU33时启动CPU108，通过CPU108的控制使引导信号CPL的电压从V1变化到V2的结构。
本申请要求基于2011年10月21日在日本申请的特愿2011-231805号的优先权，将其内容引用于此。

Claims (2)

1.一种电子控制装置，安装在能够由外部电源进行充电的车辆上，在所述车辆经由充电电缆连接到所述外部电源的情况下，在从所述充电电缆供给电力之前接收引导信号，其特征在于，包括：
处理器，根据所述引导信号进行充电控制所需要的处理；
输入缓冲器，被设置在所述处理器的引导信号输入端口的前级；
引导电压设定电路，在所述车辆经由所述充电电缆连接到所述外部电源时，根据从所述处理器输出的控制信号使所述引导信号的电压阶段性地变化；以及
输入缓冲器电压设定电路，是将所述引导信号的电压分压的分压电路，具有与所述输入缓冲器的输入端子连接的输出端子，
所述输入缓冲器电压设定电路被设置在所述引导电压设定电路和所述输入缓冲器之间，
所述输入缓冲器电压设定电路是可切换分压比的电阻分压电路，通过根据所述引导信号的电压变化切换所述电阻分压电路的分压比，使所述输入缓冲器的输入电压变化，使其收敛到所述输入缓冲器的推荐输入电压范围内，其中所述推荐输入电压范围是所述输入缓冲器的推荐输入电压的最小值以上且所述输入缓冲器的推荐输入电压的最大值以下。
2.一种电子控制装置，安装在能够由外部电源进行充电的车辆上，在所述车辆经由充电电缆连接到所述外部电源的情况下，在从所述充电电缆供给电力之前接收引导信号，其特征在于，包括：
处理器，根据所述引导信号进行充电控制所需要的处理；
输入缓冲器，被设置在所述处理器的引导信号输入端口的前级；
引导电压设定电路，在所述车辆经由所述充电电缆连接到所述外部电源时，根据从所述处理器输出的控制信号使所述引导信号的电压阶段性地变化；以及
输入缓冲器电压设定电路，是将引导信号的电压分压的分压电路，具有与所述输入缓冲器的输入端子连接的输出端子，
所述输入缓冲器电压设定电路是可切换分压比的电阻分压电路，通过根据所述引导信号的电压变化切换所述电阻分压电路的分压比，使所述输入缓冲器的输入电压变化，使其收敛到所述输入缓冲器的推荐输入电压范围内，
所述引导电压设定电路包括：
下拉电阻，一端连接到从所述电子控制装置的引导信号输入端子至所述输入缓冲器的引导信号线；以及
第1开关元件，连接到所述下拉电阻的另一端和地之间，根据从所述处理器输出的控制信号切换导通截止状态，
所述输入缓冲器电压设定电路包括：
第1分压电阻，插入到所述引导电压设定电路的后级侧的所述引导信号线的中途；
第2分压电阻，一端连接到所述第1分压电阻和所述输入缓冲器间的所述引导信号线；
第3分压电阻，一端连接到所述第2分压电阻的另一端，另一端连接到所述地；
电平反转电路，输入从所述处理器输出的所述控制信号，使所述控制信号的电平反转后输出；以及
第2开关元件，与所述第3分压电阻并联连接，根据从所述电平反转电路输出的所述控制信号切换导通截止状态。
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