CN105723585A - 充电控制装置 - Google Patents

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Abstract

提供了一种端子间电压测量单元，用于测量连接对电池(1)充电的外部充电器(7)的充电连接器(8)的端子之间的电压，并且充电连接器(8)的释放装置(6)判定充电连接器(11、12)的熔化，并且当判定充电连接器熔化时，主连接器(9、10)断开，并且充电连接器(8)的端子之间的电压急速减小。

Description

充电控制装置
技术领域
本发明涉及一种充电控制装置，并且更具体地，涉及一种用于对混合动力汽车或电动汽车的电池充电的充电控制装置。
背景技术
安装在诸如混合动力汽车(PHEV)或电动汽车(EV)这样的具有外部充电功能的电动车辆中的对用于驾驶的高压电池充电的充电器已经使用了通过使用AC100/200V的外部电源以利用电动车辆中的AC/DC转换器等产生高压直流而对高压电池充电的方法(普通充电方法)。
不幸的是，在该方法中，使用AC200V的外部电源花费大约7个小时，或者使用AC100V的外部电源花费大约14个小时以对高压电池完全充电。
为了解决普通充电方法中的充电时间长的缺点，已经提供了在短时间内对高压电池充电的升压充电器。
升压充电器使用了通过直接从外部电源将处于DC300V以上的高电压并且具有大电力的直流直接供给到高压电池而对高压电池充电的方法。升压充电器将处于300V以上的直流施加到设置在电动车辆中的用于升压充电的连接器插座，并且施加到插入到连接器插座内的外部电源的连接器插头(充电枪)。
以这种方式，使用外部电源的高压电池的升压充电将比普通充电方法的电压高的电压施加到连接器插头或连接器插座以充电，并从而在短路或受到电击的情况下，具有大电力的电流倾向于流动。从而，与普通充电方法相比，要求更充足的安全措施。例如，如果设置在电动车辆的充电电路中的充电接触器熔化，则根据电路的状态，连接器可能在移除之后接收高压电池的输出电压。
对此，当高压施加于充电连接器的端子时，例如，锁定充电器的连接器插头(枪)以防止其被移除(例如，参见专利文献1)。
虽然传统的电动车辆在充电完成之后判定充电接触器的熔化，但是当判定不存在熔化时，控制充电接触器打开，以使得能够移除充电连接器。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利申请公开No.2013-020732
发明内容
发明要解决的问题
如果充电接触器熔化，则即使在充电完成之后，传统的电动车辆也不能允许充电接触器断开，并从而高电压仍然施加到充电连接器，使得不能移除充电连接器。从而，当通过清障车(wrecker)等移动时，例如，电动车辆需要在充电连接器保持连接的同时被拖走。结果，存在外部充电器不能被拆卸从而不能使用的问题。
做出了本发明以解决这种问题，并且本发明的目的是提供一种充电控制装置，该充电控制装置简单地形成为判定设置在电池充电DC线中的各个正电极侧和负电极侧的充电接触器的熔化，并且即使判定存在熔化时，也使得能够移除充电连接器。
解决问题的方案
本发明的第一方面是一种充电控制装置，该充电控制装置包括：用于驱动电动车辆的电池；位于正电极侧和负电极侧的每一侧上的驱动DC线，所述电池的电力通过该驱动DC线供给到逆变器；位于所述正电极侧和所述负电极侧的每一侧上的主接触器，该主接触器设置在所述电池与所述逆变器之间的所述驱动DC线中，以断开或接通所述驱动DC线；连接到电源连接器的充电连接器，电力通过该电源连接器从外部电源供给到所述电池；位于所述正电极侧和所述负电极侧的每一侧上的充电DC线，该充电DC线在所述接触器与所述逆变器之间从所述正电极侧和所述负电极侧的每一侧上的所述驱动DC线分支，并且连接到所述充电连接器；位于所述正电极侧和所述负电极侧的每一侧上的充电接触器，该充电接触器设置在位于所述正电极侧和所述负电极侧的每一侧上的相应的所述充电DC线中，以断开或接通所述充电DC线；熔化判定部，其判定所述充电接触器是否熔化。控制单元，如果所述熔化判定部判定所述充电接触器熔化，则该控制单元断开所述主接触器。
在第一方面的充电控制装置中，在判定充电接触器熔化时，在主接触器断开之后，本发明的第二方面禁止主接触器再次连接。
在第一或第二方面的充电控制装置中，本发明的第三方面还包括端子间电压测量单元，其测量作为所述正电极侧和所述负电极侧的所述充电DC线之间的电压的所述充电连接器的端子之间的电压。在第三方面中，如果所述端子之间的电压是阈值电压以上，则所述熔化判定部判定所述充电接触器熔化。
在第三方面的充电控制装置中，本发明的第四方面使得在外部电源对电池的充电完成之后，熔化判定部执行所述判定。
在第三或第四方面的充电控制装置中，本发明的第五方面使得当所述控制单元输出命令以断开所述正电极侧和所述负电极侧的所述充电接触器时，所述熔化判定部执行所述判定。
在第五方面的充电控制装置中，本发明的第六方面使得如果所述端子之间的电压是所述阈值电压以上，则所述熔化判定部判定所述正电极侧和所述负电极侧的所述充电接触器均熔化。
在第三至第六方面的任意一项的充电控制装置中，本发明的第七方面使得当所述控制单元输出命令以仅连接所述正电极侧和所述负电极侧的所述充电接触器中的一个充电接触器时，如果所述端子之间的电压是所述阈值电压以上，则所述熔化判定部判定所述正电极侧和所述负电极侧的所述充电接触器中的另一个充电接触器熔化。
在第三至第七方面的任意一项的充电控制装置中，本发明的第八方面还包括连接器锁定单元，如果所述端子之间的电压是所述阈值电压以上，则该连接器锁定单元锁定所述充电连接器与所述电源连接器之间的连接。
在第一至第八方面的充电控制装置中，本发明的第九方面还包括盖，利用该盖覆盖所述充电连接器，该盖能够打开；和盖锁定单元，其制约所述盖的打开。在判定所述充电接触器熔化时，当所述主接触器断开时，在所述盖闭合之后，所述盖锁定单元禁止所述盖再次打开。
发明的有益效果
如果判定充电接触器熔化，则本发明的第一方面的充电控制装置断开主接触器，并从而即使充电接触器熔化，也能够移除电源连接器。另外，在移除电源连接器之后，防止充电连接器受到高电压，并从而能够提高操作者(驾驶员或外部充电器操作者)的安全性。
本发明的第二方面在判定充电接触器熔化时，在主接触器断开之后，禁止主接触器再次连接，并从而即使车辆电源在充电结束之后接通，也防止充电连接器受到高电压。结果，能够提高用户的安全性。
本发明的第三至第七方面使得端子间电压测量单元能够判定熔化，并从而不需要判定熔化的复杂装置。结果，能够利用简单结构判定熔化。
根据本发明的第八方面，如果端子之间的电压等于或大于用于判定熔化的阈值电压，则锁定充电连接器和电源连接器，并从而如果充电连接器收到高电压，则不能移除电源连接器。结果，能够提高用户的安全性。
本发明的第九方面使得如果判定存在熔化，则盖锁定单元防止盖打开。结果，能够提高用户的安全性。
附图说明
图1是根据本发明的充电控制装置应用到的具有充电功能的电动车辆的实例的示意性结构图。
图2是示出当图1所示的电动车辆充电时使用的根据本发明的实施例1的车辆侧电路和连接到车辆侧电路的充电器的概要的图。
图3是示出根据本发明的充电控制装置的构造的概要的图。
图4是描述实施例1中的根据本发明的充电控制装置的操作的图。
图5是描述实施例1中的根据本发明的充电控制装置的操作的图。
图6是描述实施例1中的根据本发明的充电控制装置的操作的图。
图7A是示出实施例1中的根据本发明的充电控制装置的操作流程的概要的前半部分的图。
图7B是示出实施例1中的根据本发明的充电控制装置的操作流程的概要的后半部分的图。
图8是示出根据本发明的充电控制装置的实施例1的变形例的构造的概要的图。
图9是描述实施例2中的根据本发明的充电控制装置的操作的图。
图10是描述实施例2中的根据本发明的充电控制装置的操作的图。
图11是描述实施例2中的根据本发明的充电控制装置的操作的图。
图12是示出实施例2中的根据本发明的充电控制装置的操作流程的概要的图。
参考标记列表
1电池
2电池控制单元(BCU)
3逆变器
4电动发电机(MG)
5电机控制单元(MCU)
6电子控制单元(ECU)
7外部充电器
8连接器
8a连接器插座(充电连接器)
8b连接器插头(枪，电源连接器)
9正电极侧主接触器
9a主继电器
9b预充电继电器
9c电阻器
10负电极侧主接触器
11正电极侧充电接触器
12负电极侧充电接触器
13平滑电容器C1
14放电电阻器R1
15放电开关
16电压测量仪
17电压测量仪(端子间电压测量单元)
18电压测量仪
19放电电阻器R2
20信号线
30充电接触器熔化检查装置
31存储部
32接触器控制部
33测量控制部
34熔化判定部
35警告部
LSP驱动正电极侧线
LSN驱动负电极侧线
LCP、LCP1、LCP2、LCP3充电正电极侧DC线
LCN、LCN1、LCN2、LCN3充电负电极侧DC线
具体实施方式
下面将参考图1至12描述本发明的实施例。根据本发明的充电控制装置还能够应用于除了高压电池之外的电池。在下面的描述中，“电池”包括高压电池。
图1是根据本发明的充电控制装置应用到的具有充电功能的电动车辆的实例的示意性结构图。
如图1所示，本发明应用到的车辆100包括：电池1，电池控制单元(BCU)2，逆变器3，电动发电机(MG)4，控制逆变器3的电机控制单元(MCU)5，和控制整个车辆的电子控制单元(ECU)6。车辆100是通过使用驱动设置在车辆100的两侧上的驱动轮110的电机4而行驶的电动车辆或电动汽车。当车辆减速时，电动发电机4用作发电机。
电池1设置有多个电池模块(未示出)，各个电池模块包括诸如锂离子电池这样的多个二次电池。另外，例如，监控蓄电池组元的充电和放电的状态(充电状态，下文中称为SOC)、温度等，并且当需要时使得能够将平衡放电应用于蓄电池组元的组元控制单元(CCU，未示出)设置在每个电池模块中。此外，电池控制单元(BCU)2构造成基于来自组元控制单元的输出信号监控和控制电池1的温度、充电和放电的状态等。
逆变器3将三相驱动电力供给到电动发电机4，例如，以控制电动发电机4的旋转。电动发电机4的旋转输出传递到车辆100的驱动轮110，以驱动车辆100。当车辆减速时，电动发电机4用作发电机(再生操作)，并且然后，来自电动发电机4的三相AC电力通过逆变器3转换成直流，以存储在电池1中。
电机控制单元(MCU)5控制逆变器3，以控制电动发电机的旋转驱动和再生操作。即，基于再生命令或来自电子控制单元ECU的转矩命令的控制信号，电机控制单元5通过控制逆变器3而控制电动发电机4的旋转输出，以将三相AC电力供给到电动发电机4。即使在再生时，电机控制单元(MCU)5也控制逆变器3的操作，以将来自电动发电机4的三相AC电力转换为直流，以对电池1充电。
电池控制单元(BCU)2、电机控制单元(MCU)5和电子控制单元(ECU)6通过CAN互相通信。电池控制单元2和电机控制单元5分别基于通过CAN从ECU传递的控制信号来控制电池1和逆变器3。
本发明应用到的电动车辆使得电池1不仅能够通过使用如上所述的来自电动发电机4的再生电力充电、而且能够通过来自外部充电器的电力充电。
虽然一些装置利用设置在电动车辆中的充电器通过使用100V/200V的AC电源并且将100V/200V的AC电力转换为直流而对电池充电，但是即使当使用200V的AC电源时，这种装置也需要大约7小时以将电池从0％的充电状态(SOC)充到100％的充电状态。由于该原因，能够通过使用来自外部的具有大电力的直流在大约30分钟内直接对电池充电的充电功能引起了注意，并从而已经逐渐设置了具有该功能的充电站。
图1示出了这种外部充电器(充电站)7和充电连接器8。连接器8由电动车辆中的连接器插座(充电连接器)8a和外部充电器7中的连接器插头(所谓的“枪”或电源连接器)构成(参见图2和9)。当电池充电时，外部充电器7中的连接器插头8b嵌合到电动车辆中的连接器插座8a内。
到目前为止，虽然描述了所谓的电动汽车(EV)作为本发明应用到的电动车辆的实例，但是本发明还能够应用于混合动力汽车(PHEV)的电池的充电。虽然图1示出了驱动轮110作为电动车辆100的后轮，但是下面的车辆也是可用的：前轮120构造为驱动轮的车辆；前轮120和后轮110均构造成驱动的车辆；和四个车轮独立驱动的车辆。如上所述构造的各个车辆可以设置有对应数量的电动发电机。
图2示出本发明应用到的电动车辆中的充电电路的构造的实例(实施例1)的概要。
在图2中，电池与MCU/逆变器3之间的DC线由分别连接到电池1的正电极和负电极输出端子的驱动DC线LSP和LSN表示。为了说明的目的，用于充电的、比正电极侧接触器11和负电极侧接触器12靠近电池的、要连接到驱动DC线LSP和LSN的充电DC线的部分分别由LCP1和LCN1表示，并且比正电极侧接触器11和负电极侧接触器12靠近连接器插座8a的充电DC线的部分分别由LCP2和LCN2表示。另外，外部充电器侧的电池充电DC线分别由LCP3和LCN3表示。将LCP1、LCP2和LCP3整体称为正电极侧充电DC线LCP，并且将LCN1、LCN2和LCN3整体称为负电极侧充电DC线LCN。正电极侧和负电极侧充电DC线LCP和LCN具有分别由正电极侧连接点CCP和负电极侧连接点CCN表示的与驱动DC线LSP和LSN的连接点。
(实施例1)
首先，下面将描述实施例1的构造，以描述根据本发明的充电接触器的熔化检查装置的操作和构造。
首先将详细描述图2的电路。
图2所示的电路包括位于电池1与逆变器3之间的正电极侧和负电极侧上的驱动DC线(LSP和LSN)。正电极侧和负电极侧上的主接触器9和10分别串联(inseries)插入正电极侧和负电极侧上的DC线LSP和LSN。当电动发电机4旋转驱动时，主接触器闭合，并且然后直流电力从电池1供给到逆变器3。逆变器3将直流电力转换成三相AC电力，以将三相AC电力供给到电动发电机4。逆变器3也将车辆减速时由电动发电机4产生的电力转换成直流电力以对电池1充电的同时闭合主接触器9和10。
平滑电容器13连接在驱动DC线LSP与LSN之间的比主接触器9和10靠近逆变器的位置处，以减小在重叠于驱动DC线LSP和LSN上的逆变器3和电动发电机4中产生的噪音。当放电开关15闭合时，放电电阻器14(称为R1，并且电阻值也表示为R1)使得平滑电容器13能够放出电荷。当车辆停止时，平滑电容器在主接触器9和10断开以停止从电池1对逆变器的直流电力的供给之后放出电荷。电压测量仪16测量驱动DC线LSP与LSN之间的比主接触器9和10靠近逆变器的位置处的电压，或平滑电容器13的端子之间的电压VC。
主接触器9包括一个继电器(主继电器)9a以及并联连接的一个继电器(预充电继电器)9b与电阻器9c的串联电路。当车辆开始操作时，在主接触器10闭合之后，主接触器9的预充电继电器9b首先闭合，使得平滑电容器13充电。电阻器9c限制来自电池的大电流，以防止继电器熔化。在平滑电容器13充电之后，主继电器9a闭合以使得车辆变为正常操作状态。在图2的实例中，虽然主接触器9和10分别设置在正电极侧DC线LSP和负电极侧DC线LSN中，但是与该构造相反的构造也是可用的。即，主接触器9和10可以分别设置在负电极侧DC线LSN和正电极侧DC线LSP中。
电池充电DC线(LCP和LCN)由电动车辆100侧的DC线(LCP1、LCP2、LCN1和LCN2)和外部充电器侧的DC线(LCP3和LCN3)构成。DC线LCP1和LCN1分别在主接触器9和10与逆变器3之间的连接点CCP和CCN处连接到驱动DC线LSP和LSN。DC线LCP2和LCN2将正电极侧充电接触器11和负电极侧充电接触器12与用于对电动车辆100侧充电的连接器插座相连接。
外部充电器侧的DC线LCP3和LCN3将外部充电器7侧的连接器插头(枪)8b与外部充电器7相连接。即，电池充电DC线LCP和LCN包括通过连接器8(连接器插座8a和连接器插头8b)互相连接的车辆侧的DC线LCP1、LCP2、LCN1和LCN2以及外部充电器侧的DC线LCP3和LCN3。用于充电的正电极侧接触器11和负电极侧接触器12分别用于断开或接通电池充电DC线LCP和LCN。
各个主接触器9和10以及充电连接器11和12使用常闭继电器，并且放电开关15使用常闭开关。继电器和开关包括例如MOSFET或者机械继电器和开关。从而，当车辆停止动作完成，且电源停止时，接触器和开关变为打开状态。
电压测量仪(端子之间电压测量单元)17测量连接器插座8a的端子之间的电压或用于充电的DC线LCP2与LCN2之间的电压。
在外部充电器7侧，电压测量仪18设置成测量外部充电器侧的DC线LCP3与LCN3之间的电压。电阻器19(称为R2，并且电阻值也表示为R2)设置成：当充电完成以打开接触器11和12时，在外部充电器的DC输出停止之后，立即放出残留在DC线LCP3和LCN3的杂散电容中的电荷，使得DC线LCP3与LCN3之间的电压或连接器插头8b的端子之间的电压减小到规定值以下。为了安全，如果连接器插头8b的端子之间的电压是规定值以上，则连接器8由连接器锁定单元锁定，以防止连接器插头8b被移除。
当外部充电器7的连接器插头(枪)8b结合到电动车辆100侧的连接器插座8a以充电时，连接了信号线20，以使得电动车辆的电子控制单元(ECU)6和外部充电器侧的控制单元(未示出)通过CAN互相通信。当进行充电时，表示电动车辆侧的准备操作完成的信号、和表示电池的SOC变为100％并且用于结束充电的操作完成的信号通过信号线传送到外部充电器侧。从外部充电器7侧，表示用于充电的直流电力的输出的信号开始，并且关于由电压测量仪18测量的外部充电器的端子之间的电压的数据传送到车辆100侧的电子控制单元(ECU)6。
电机控制单元(MCU)5基于来自电子控制单元(ECU)6的命令控制主接触器9和10的断开/闭合。同样地，虽然电机控制单元5可以控制充电接触器11和12的断开/闭合，但是电池控制单元(BCU)2可以基于来自电子控制单元(ECU)6的命令控制充电接触器11和12，或者电子控制单元6可以直接控制充电接触器11和12。
图3示意性地示出根据本发明的用于充电接触器的熔化检查装置30的构造，熔化检查装置30组装在根据本发明的电子控制单元(ECU)6中，用于检查充电接触器的熔化。
电子控制单元6包括存储部31、接触器控制部32、测量控制部33、熔化判定部34和警告部35。
存储部31存储来自BCU2的电池1的充电和放电状态(SOC)和关于端子之间的电压的数据，并且还存储来自外部充电器7的连接器8的端子之间的电压的测量值VT。ECU6基于电池1的充电和放电状态(SOC)将表示充电完成的信号传送到外部充电器7，并且开始包括检查充电接触器的熔化的充电结束操作。
存储部31存储用于判定连接器的解除的电压VD的值和上述各种数据项。电压值VD可以是通过CAN来自外部充电器的数据。可选择地，可以预先存储由外部充电器的规格等判定的电压值。当平滑电容器的放电在充电完成之后开始时，在平滑电容器的端子之间的电压VC减小的情况下，图2的电路可以存储关于用于预测连接器端子之间的电压的时间常数的数据。
当检查到充电接触器11和12的熔化时，接触器控制部32产生控制充电接触器11和12的断开/闭合的信号，并且将该信号传送到BCU2。除了该控制信号之外，接触器控制部32还产生所有的接触器(主接触器9和10以及充电接触器11和12)的控制信号，并且将控制信号传送到BCU2或MCU5。
测量控制部33产生测量命令信号并且将其传送到外部充电器7，使得与接触器控制部32对各个接触器的控制同步地测量连接器8的端子之间的电压。
熔化判定部34比较存储在存储部31中的连接器8的端子之间的电压VT与用于判定连接器8的解除的电压VD的值，以判定充电接触器11和12是否熔化。即，用于判定连接器的解除的电压VD用作用于判定熔化的阈值VTH。如稍后所述，等于或小于当充电完成时的电池1的端子之间的电压的电压值VF可以用作用于判定熔化的阈值VTH。
当熔化检查结束时，熔化判定部34还基于对接触器的熔化的判定结果产生使得连接器8能够解除的信号，并且将该信号传送到外部充电器7。
如稍后在实施例2中所述，当在充电完成之后通过使用随着平滑电容器的放电而减小的连接器端子之间的电压检查接触器的熔化时，可以计算比连接器端子之间的电压小的电压，以设定为用于判定熔化的阈值，通过使用存储在上述存储部31中的平滑电容器的放电时间常数来预测上述电压。
当上述充电接触器的熔化的检查判定接触器具有缺陷(熔化)时，警告部35在仪表板上显示警告，从而使得电动车辆的操作者能够识别该判定。
如图3所示，用于充电接触器的熔化检查装置30还能够构造成ECU6中的电路，或者能够构造成在ECU6中的计算机装置(CPU，未示出)中运行的软件。
(实施例1中的熔化判定的原理)
如上所述，在很多情况下，认为充电接触器11和12可能在充电时熔化。首先，下面将描述当充电结束时的接触器11和12的熔化判定。实施例1的电路使得能够在除了充电之外的情况下进行充电接触器11和12的熔化判定。将在实施例2中描述该事实(matter)。
图4利用实线L1示出在图2所示的实施例1的电路中的当充电接触器11和12中的至少一个充电接触器不熔化时的连接器8的端子之间的电压VT的变化、或者在充电DC线LCP2与LCN2之间或LCP3与LCN3之间的电压的变化。外部充电器7结合到电动车辆100的充电连接器8，并且然后连接器8的端子之间的电压VT变为对应于在时间T0充电到100％的电池1的SOC的额定电压VF，使得开始充电结束操作。在图4所示的时间范围之前已经开始充电操作，并从而图4仅示意性地示出充电操作的最后部分。
电压VF是由设置在电池1中的电压测量仪(未示出)测量的当充电完成时的电池1的端子之间的电压。电压VF的测量数据从电池控制单元(BCU)2通过CAN传送到电子控制单元(ECU)6。由于主接触器9和10闭合，所以电池1的端子之间的电压等于平滑电容器13的端子之间的电压VC。
在充电结束操作中，在时间T0控制充电接触器11和12断开，并且电子控制单元6将表示充电完成的信号通过CAN传送到外部充电器7。
当外部充电器7侧的直流输出停止时，电阻器19(R2)立即放出残留在充电DC线LCP2、LCP3、LCN2和LCN3中的电荷，并从而连接器8的端子之间的电压VT从当充电完成时的时间T0的电池1的端子之间的电压VF减小至过去时间ΔT之后的时间T1的预定电压VD以下。例如，将预定电压VD设定为大约5V，从而，即使受到电击也没有问题，并且成为连接器8的解除的判定基准。从而，预定电压VD是上述的用于判定连接器的解除的电压(用于连接器的解除的电压)，在该预定电压或小于该预定电压时，能够移除充电枪8b。
为了立即进行充电结束操作以使得能够立即移除充电枪8b，选择电阻器19的电阻值R2，使得时间T1与T0之间的差ΔT变为例如5秒以下。如果充电接触器11和12均正常操作和断开，则放出充电DC线LCP2、LCP3、LCN2和LCN3的杂散电容的电荷，并从而R2能够在这样的高电阻值充分地立即放电，从而在充电期间不产生大量的热。
(实施例1中的两个接触器11和12熔化的判定)
如果用于充电的正电极侧接触器11和负电极侧接触器12熔化，则连接器端子之间的电压VT如图4中的虚线L2所示地变化。即使在时间T0处控制充电接触器11和12断开，如果接触器熔化，电池1的端子之间的电压也仍然施加到充电DC线LCP和LCN。结果，即使在时间T0之后，连接器端子之间的电压仍然处于VF，如图5所示。
从而，如果在时间T1处从外部充电器7传送到电子控制单元6的由电压测量仪18测量的连接器端子之间的电压VT比上述用于判定连接器的解除的电压VD充分地大，则判定充电接触器11和12均熔化。因此，作为充电接触器11和12的熔化判定的阈值电压VTH，用于判定连接器的解除的电压VD和比充电完成时电池1的端子之间的电压VF小的电压是可用的。
当在时间T1处判定充电接触器11和12均熔化时，主接触器9和10立即断开以减小连接器8的端子之间的电压VT，并且其后，连接器8的端子之间的电压VT减小，如图5所示。一旦主接触器9和10断开之后，虽然判定充电接触器11和12均熔化，但是主接触器9和10被控制为不再打开。
在图2的电路中，虽然电动车辆100侧的电压测量仪17还能够测量连接器8的端子之间的电压VT，但是要在这里声明，因为外部充电器7侧的连接器的解除是基于外部充电器7侧的电压，所以电压VT的测量是基于电压测量仪8的测量值。
(实施例1中的接触器11或12熔化的判定)
如果充电接触器11和12中的任意一个充电接触器不熔化，则在时间T0处控制接触器11和12断开，以使得连接器8的端子之间的电压VT如图4中的实线L1所示地变化。然后，电压VT在时间T1处减小至用于判定连接器的解除的电压VD以下，使得能够移除充电枪8b。在该状态下，能够进一步判定接触器11和12中的任意一个接触器是否熔化。
首先，仅将充电接触器11和12中的任意一个充电接触器控制为闭合，以测量连接器8的端子之间的电压VT。然后，充电接触器11和12中的任意一个充电接触器在时间T1之后的时间T2闭合。如果控制没有熔化的充电接触器闭合，则连接器端子之间的电压VT如图6中的实线L4所示地变化。在这种情况下，连接器8的端子之间的电压VT急速上升到在时间T2的电池1的端子之间的电压VF。因此，在时间T2测量的电压VT大于用于判定连接器的解除的电压VD或预定的阈值VTH，并从而能够判定未被控制为闭合的充电接触器熔化。
如果在时间T2处测量的端子之间的电压VT小于预定电压VD或VTH，则在时间T3处将已经在时间T2处被控制为闭合的接触器控制为断开，并且将另一个接触器控制为闭合，以测量连接器8的端子之间的电压VT。如果在时间T3的该测量中，端子之间的电压VT大于预定电压VD，则判定应该(should)不闭合的另一个接触器熔化。
在以上时间T2和T3的测量中，如果连接器8的端子之间的电压VT是预定电压VD或VTH以下，即，电压VT如图4中的实线L1所示地变化，则判定用于升压充电的正电极侧接触器11和负电极侧接触器12均不熔化。
在时间T1处的测量电压是预定电压VD或VTH以下的情况下，在时间T2和T3处的测量端子之间的电压。仅当(onlyif)两个接触器在时间T2和T3的任意一次测量中都闭合时，连接器8的端子之间的电压VT急速上升到比电压VD大的电池1的端子之间的电压VF。从而，在T1、T2和T3几乎相同的情况下，如上所述，在时间T1处的测量之后，能够在时间T2和T3处立即进行的接触器11和12的断开和闭合之间的切换以及连接器8的端子之间的电压VT的测量。
在熔化判定之后，控制充电接触器11和12以及主接触器9和10断开，以立即解除连接器8，并从而在从时间T3过去预定时间ΔT之后的时间T4，连接器8的端子之间的电压VT减小至用于判定连接器的解除的电压VD以下。然后，将车辆设定为跛行模式，以使车辆安全地移动。
在通常的电动车辆的停止操作期间，平滑电容器13也放电。由于平滑电容器13的电容器C1具有大电容，所以将包含电阻值R1的放电电阻器14的规格设定成使得平滑电容器13以不烧坏放电电阻器14的电流放电，并且在大约几十秒内完成放电。电阻值R1比上述外部充电器的放电电阻器19的电阻值R2充分地小。即，电压降特性的时间常数几乎由平滑电容器13的电容C1和放电电阻器14的电阻值R1决定。
由于电容器13的电荷实际上通过放电电阻器19以及各个电压测量仪17和18的内部电阻连同放电电阻器14放出，所以根据由平滑电容器13的电容C1、放电电阻器14的电阻值R1、放电电阻器19的电阻值R2以及各个电压测量仪17和18的内部电阻决定的时间常数来判定电容器13的端子之间的电压的电压降特性。
(通过使用电动车辆侧的电压测量仪的判定)
如能够从以上描述中所看到地，可以通过使用电动车辆100侧的电压测量仪17代替外部充电器7侧的电压测量仪18来测量上述用于充电接触器11和12的熔化判定的连接器8的端子之间的电压VT。
根据外部充电器7的特性，如果没有从外部充电器侧传送电压测量值，则设置在车辆侧的电压测量仪对于判定熔化有用。
另外，如果电压测量仪18设置在电动车辆100侧，则仅能够在电动车辆处判定充电接触器11和12的熔化。
(实施例1中的熔化检查操作的流程)
图7A和7B示出由充电控制装置进行的在图2至6中描述的接触器(主接触器9和10以及充电接触器11和12)的熔化判定和控制操作的流程。根据本发明的充电接触器的电子控制单元6判定熔化。为了判定熔化，电子控制单元6还将接触器的断开/闭合的命令和电压测量的命令通过CAN传送到电池控制单元(BCU)2、电机控制单元(MCU)5和外部充电器7，以使得能够进行接触器的断开/闭合和电压测量。图7A和7B中的步骤S0至S13示出充电控制装置的操作的各个步骤，并且对应于在图4至6中描述的时间T0至T3的操作。虽然ECU6和外部充电器7几乎在图中示出的时间T0至T3进行各个操作，但是可以不在精确的相同时间进行由相同时间描述的操作。如上所述，由于连续地进行各个时间T1至T3的操作，所以时间T1至T3几乎相同。
(步骤S0)
如果基于从电池控制单元(BCU)2传送的表示电池的状态的数据(时间T0)来判定电池1处于100％的充电状态(SOC)，则电子控制单元(ECU)6开始步骤S0中的充电结束操作。然后，ECU6将表示充电完成的信号通过CAN传送到外部充电器7侧，并且外部充电器7停止直流输出。
(步骤S1)
当开始充电结束操作时，ECU6同时将使得充电接触器11和12能够断开的命令传送到BCU2和MCU5。
(步骤S2)
当在时间T1测量的连接器8的端子之间的电压VT从外部充电器7传送到ECU6时，ECU6判定该电压是否是用于判定连接器的解除的预定电压VD以下。如果VT等于或小于VD，则判定连接器8的端子之间的电压正常减小，并且处理进入步骤S4。
(步骤S3)
在步骤S2中，如果VT大于VD，则判定充电接触器11和12均熔化。
在这种情况下，因为电池的输出电压施加到连接器8，所以连接器8的端子之间的电压高，并从而在该状态下不能移除充电枪8b。然后，ECU6将使得主接触器9和10能够断开的命令传送到MCU5。ECU6还将使得能够移除充电枪的信号传送到外部充电器7。如上所述，该状态使得：在主接触器9和10断开之后，直到平滑电容器13的放电完成，连接器8的端子之间的电压VT等于或大于用于判定连接器的解除的电压VD。结果，外部充电器7不解除连接器。
在步骤S3之后的车辆侧的操作(A)中，ECU6不允许转换到车辆的正常行驶模式(准备好(ready-on))。即，防止车辆电源再次接通，或者禁止主接触器9和10接通，从而提高用户侧的安全性。然后，仪表板或操作板上的显示或警报器的警告使得电动车辆的操作者能够识别该状态。因此，操作者(电动车辆的驾驶员或外部充电器的操作者)识别到存在熔化，并从而能够立即进行适当措施(诸如移除充电枪、覆盖高压露出区域、或修理熔化故障)。例如，当在移除连接器插头8b之后闭合覆盖电动车辆侧的连接器插座8a的盖(充电帽、或充电罩)时，盖锁定单元锁定盖，以禁止盖再次打开。
(步骤S4)
由于连接器8的端子之间的电压VT正常减小，所以判定充电接触器11和12中的至少一个充电接触器未熔化。然而，在目前为止的步骤不可能判定是否两个接触器均熔化。
在该状态下，因为判定端子之间的电压正常减小，所以通常在外部充电器7侧解除连接器8。然而，如果使用本发明，则判定是否在电动车辆侧进一步检查接触器的熔化(例如，车辆驾驶员判定)。为了防止连接器被解除，直到ECU6将允许移除连接器插头(枪)8b的信号传送到外部充电器侧，ECU6在传送允许移除充电枪的信号之前预先将命令传送到外部充电器7侧。
在步骤S4中，判定是否进一步检查接触器(电动车辆的驾驶员判定)。还能够将步骤S4之后的检查操作设定为总是进行或不进行。在这种情况下，ECU6基于设定的条件进入进一步检查。
(步骤S5)
在步骤S4中，如果判定不进一步检查熔化，则熔化检查结束。然后，控制主接触器9和10断开，并且将允许移除充电枪的信号传送到外部充电器7侧。
如果熔化检查在此停止，则不判定是否充电接触器11和12中的任意一个充电接触器熔化。如果任意一个接触器熔化，则在充电结束之后，电池的输出电压可能根据车辆的操作状态施加到连接器插座8a的任意端子。在该操作之后的车辆侧操作(B)中，期望通过使用上述设置在电动车辆侧的电压测量仪判定熔化。
(步骤S6)
ECU6将允许正电极侧充电接触器和负电极侧充电接触器中的任意一个闭合的信号传送到电池控制单元2。电池控制单元2基于该信号控制正电极侧充电接触器和负电极侧充电接触器中的任意一个闭合。电池控制单元2还同时将测量连接器8的端子之间的电压的命令信号传送到外部充电器7侧。
(步骤S7)
如果从外部充电器7传送的测量电压VT大于VD，则判定没有闭合命令施加到的接触器熔化(步骤S8)。如果VT等于或小于VD，则处理进入步骤S9。
(步骤S9)
允许在步骤S6中施加了闭合命令的接触器断开的命令和允许其它接触器闭合的命令传送到BCU2，使得控制充电接触器11和12的断开/闭合。测量连接器8的端子之间的电压的命令信号也同时传送到外部充电器7侧。
(步骤S10)
如果从外部充电器7传送的测量电压VT大于VD，则判定没有施加闭合命令的接触器熔化(步骤S8)。如果VT等于或小于VD，则判定充电接触器11和12均不熔化(步骤S11)。
(步骤S11)
判定充电接触器11和12均不熔化，并且然后，将允许移除充电枪的信号传送到外部充电器7。
在该操作之后的车辆的操作(D)中，进行通常的正常操作。
(步骤S8)
基于步骤S7或S10中的测量电压VT与预定电压VD之间的比较，判定没有施加闭合命令的接触器熔化。
在这种情况下，将电动车辆设定为跛行模式，并且在步骤S8之后的车辆侧的操作(C)中，ECU6使得该状态能够显示在仪表板或操作板上，或者通过警报器警告，使得电动车辆的操作者能够识别该状态。然后，操作者识别到存在熔化，并从而能够立即进行适当措施。
即使在这种情况下，由于充电接触器11和12中的任意一个充电接触器熔化，所以当移除连接器插头8b时，施加电压的端子可以露出。从而，对于上述的操作(A)，可以进行诸如防止车辆电源再次接通、或锁定连接器插座8a的盖的安全措施。
(步骤S12)
ECU6将允许正电极侧充电接触器11和负电极侧充电接触器12断开的命令传送到BCU2。ECU6还同时将允许移除充电枪的信号传送到外部充电器7。当充电接触器11和12均断开时，如上所述，充电DC线LCP和LCN中的电荷立即放出，并从而连接器8的端子之间的电压减小到预定电压VD以下。
虽然在以上图7A和7B的描述中，BCU2基于来自ECU6的命令控制充电接触器11和12断开和闭合，但是MCU5也可以控制接触器断开和闭合，如前所述。另外，ECU6可以直接控制接触器。
(实施例1的变形例1)
在图2所述的电路中，自身具有熔化判定功能的接触器(例如，参见日本专利申请公开No.2010-183795)是可用的。在这种情况下，不要求连接器8的端子之间的电压以判定熔化，并从而极大地简化了在图7A和7B中描述的熔化判定。
即使使用这种接触器，如果判定接触器熔化，则进行在图7A和7B中描述的车辆侧的措施(A和C)。
(实施例2的变形例1)
如图8所示，充电接触器熔化检查装置30是独立的装置，或者能够组装到与ECU6分离的控制装置。在这种情况下，各种数据和控制信号可以通过CAN和ECU6传送或接收，或者可以通过CAN在BCU2、MCU5和外部充电器之间直接传送和接收。
(实施例2)
使用在图2中示出并且在实施例1中描述的包括根据本发明的充电控制装置的电路构造，使得当电动车辆停止时，能够判定充电接触器11和12的熔化。下面将描述判定的原理和操作。虽然参考图9至12描述实施例2，但是图9至12中示出的符号表示的内容与由图4至7中示出的符号表示的内容不同。
(实施例2中的熔化判定的原理)
图9中的实线L1示出：在图2所示的实施例1的电路中，当充电接触器11和12中的至少一个充电接触器不熔化时，由电压测量仪17测量的连接器8的端子之间的电压VT或充电DC线LCP2和LCN2之间的电压。
在车辆的正常操作期间，控制充电接触器11和12断开，充电DC线LCP2与LCN2之间的电压是0V，如实线L1所示。控制主接触器9和10闭合。
当电动车辆停止时，在时间T0，控制主接触器9和10断开、并且闭合放电开关15，使得平滑电容器13的电荷排出。
如果充电接触器11和12均熔化，则连接器端子之间的电压VT变得等于驱动DC线LSP与LSN之间的电压，并且电压如虚线L2所示地变化。
这里的电压VF是由设置在电池1中的电压测量仪(未示出)测量的当车辆停止时的电池1的端子之间的电压。电压VF的测量数据从电池控制单元(BCU)2通过CAN传送到电子控制单元(ECU)6。
(实施例2中的当接触器11和12均熔化时的判定)
如果用于充电的正电极侧接触器11和负电极侧接触器12均熔化，则连接器端子之间的电压VT如图10中的实线L3所示地变化。即，电压如图9中的虚线L2所示地变化。如上所述，通过放电电阻器14的电阻值R1和平滑电容器13的电容C1几乎判定了图9中的虚线L2和图10中的实线L3的时间T3之后的电压降特性的时间常数。因此，能够预测由L2和L3所示的电压值的变化。
从而，例如，如果在时间T1处由电压测量仪17测量的连接器端子之间的电压VT与通过使用L2或L3的电压降特性预测的电压(图10中的V1)相近，则判定充电接触器11和12均熔化。可选择地，将比V1充分地小的电压用作用于充电接触器11和12的熔化判定的阈值电压VTH，并且如果连接器端子之间的电压VT的测量值V1大于阈值电压VTH，则判定充电接触器11和12均熔化。
(实施例2中的当接触器11或12熔化时的判定)
如果充电接触器11和12中的任意一个充电接触器不熔化，则连接器8的端子之间的电压VT如图9中的实线L1所示地变化。为了判定充电接触器11和12中的任意一个充电接触器是否熔化，随后，在时间T2处控制充电接触器11和12中的任意一个充电接触器闭合。如果闭合的接触器不熔化，则控制使接触器11和12均闭合，并且然后驱动侧DC线LSP和LSN的电压施加到充电DC线LCP2和LCN2，使得电压VT如图11中的实线L4所示地变化。在时间T2处，连接器8的端子之间的电压VT急速上升到图10中的电压V1。如果电压值V1大于阈值电压VTH，则判定不控制闭合的接触器熔化。
如果控制闭合的接触器已经熔化，则另一个接触器断开，并从而在时间T2测量的连接器8的端子之间的电压VT仍是0V。在这种情况下，随后，在时间T3，控制已经控制闭合的接触器断开，并且控制尚未控制闭合的接触器闭合，并且然后，测量连接器8的端子之间的电压VT。如果时间T3处测量电压变为大于阈值电压VTH的V1，则判定尚未控制闭合的接触器熔化。
如果在以上的时间T2和T3处测量的连接器8的端子之间的电压VT小于预定的阈值电压VTH，则判定用于充电的正电极侧接触器11和负电极侧接触器12均不熔化。当通过使用在各个时间T1和T2测量的电压的熔化判定未结束时，或当在时间T1或T2测量的电压小于预定的阈值电压VTH时，测量在时间T2和T3的端子之间的电压。在时间T2和T3的任意一次测量中，仅当两个接触器闭合时，连接器8的端子之间的电压VT急速上升到大于0V的值V1，并且然后根据上述时间常数减小。从而，在T1、T2和T3几乎相同的情况下，如上所述，在时间T2和T3，能够连续并立即地进行接触器11和12的断开和闭合之间的切换以及连接器8的端子之间的电压VT的测量。
在以上熔化判定之后(在几乎等于T1的时间T3之后)，实际控制充电接触器11和12断开(或通过正常切断而自动断开)。从而，如果一个接触器不熔化，则充电DC线LCP2和LCN2中的电荷通过电压测量仪17的内部电阻放出，并且然后电压VT如图11中的虚线L5所示地变化。
(实施例2中的熔化检查操作的流程)
图12示出由充电控制装置进行的在图9至11中描述的接触器(主接触器9和10以及充电接触器11和12)的熔化判定和控制操作的流程。
图12所示的实施例2的操作流程能够仅在电动车辆侧操作，并从而通过从图7A和7B的流程中消除外部充电器侧的部分而形成。另外，从ECU6传送到BCU2和MCU5的命令与图7A和7B的流程中的命令相同，并从而也省略。
由于图12的流程与图7A和7B所示的实施例1的操作流程非常相似，所以省略图12的流程的详细描述。在图12的步骤B中，当电动车辆启动时，关于是否在车辆的最后停止时进行充电接触器的熔化判定的信息显示在仪表板上。
前面的描述揭示了：即使充电器结合到电动车辆，根据本发明的实施例2的充电控制装置也是可用的。
如上所述，本发明使得能够可靠并立即地解除充电连接器。另外，当接触器熔化(诸如移除充电枪、覆盖高压露出区域、或修理熔化故障)时，操作者(车辆驾驶员或外部充电器操作者)能够基于检查结果立即地采取措施。
本发明不限于以上实施例。除非本发明的特性丢失，否则各种变形都是可用的。根据本发明的充电控制装置还能够用于诸如在将安装在电动车辆中的电池的高电压输出到外部的装置中使用的连接器这样的具有相似功能的连接器的解除。另外，在本发明中使用的充电控制方法对于使用这种接触器的其它充电和放电系统或其它电动车辆也是可用的。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种充电控制装置，包括：
电池，用于驱动电动车辆；
驱动DC线，其位于正电极侧和负电极侧的每一侧上，所述电池的电力通过该驱动DC线供给到逆变器；
主接触器，其位于所述正电极侧和所述负电极侧的每一侧上，该主接触器设置在所述电池与所述逆变器之间的所述驱动DC线中，以断开或接通所述驱动DC线；
充电连接器，其连接到电源连接器，电力通过该电源连接器从外部电源供给到所述电池；
充电DC线，其位于所述正电极侧和所述负电极侧的每一侧上，该充电DC线在所述接触器与所述逆变器之间从所述正电极侧和所述负电极侧的每一侧上的所述驱动DC线分支，并且连接到所述充电连接器；
充电接触器，其位于所述正电极侧和所述负电极侧的每一侧上，该充电接触器设置在位于所述正电极侧和所述负电极侧的每一侧上的相应的所述充电DC线中，以断开或接通所述充电DC线；
控制单元，该控制单元控制所述主接触器和所述充电接触器；
端子间电压测量单元，测量所述正电极侧和所述负电极侧的所述充电DC线之间的电压，或者所述充电连接器的端子之间的电压；
连接器锁定单元，如果所述端子之间的电压是阈值电压以上，则该连接器锁定单元锁定所述充电连接器与所述电源连接器之间的连接；以及
熔化判定部，基于所述端子之间的电压是否大于所述阈值电压而判定所述充电接触器是否熔化；
其中，如果所述熔化判定部判定所述充电接触器熔化，则所述控制单元断开所述主接触器。
2.根据权利要求1所述的充电控制装置，其中，在判定所述充电接触器熔化时，在所述主接触器断开之后，所述控制单元禁止所述主接触器再次连接。
3.根据权利要求1或2所述的充电控制装置，其中，在所述外部电源对所述电池的充电完成之后，所述熔化判定部执行所述判定。
4.根据权利要求1至3任一项所述的充电控制装置，其中，当所述控制单元输出命令以断开所述正电极侧和所述负电极侧的每一侧上的所述充电接触器时，所述熔化判定部执行所述判定。
5.根据权利要求4所述的充电控制装置，其中，如果所述端子之间的电压是所述阈值电压以上，则所述熔化判定部判定所述正电极侧和所述负电极侧的所述充电接触器均熔化。
6.根据权利要求1至5的任意一项所述的充电控制装置，其中，当所述控制单元输出命令以仅连接所述正电极侧和所述负电极侧的所述充电接触器中的一个充电接触器时，如果所述端子之间的电压是所述阈值电压以上，则所述熔化判定部判定所述正电极侧和所述负电极侧的所述充电接触器中的另一个充电接触器熔化。
7.根据权利要求1至6的任意一项所述的充电控制装置，还包括：
盖，利用该盖覆盖所述充电连接器，该盖能够打开；和
盖锁定单元，其制约所述盖的打开，
其中，在判定所述充电接触器熔化时，当所述主接触器断开时，在所述盖闭合之后，所述盖锁定单元禁止所述盖再次打开。

Claims (9)

1.一种充电控制装置，包括：
电池，用于驱动电动车辆；
驱动DC线，其位于正电极侧和负电极侧的每一侧上，所述电池的电力通过该驱动DC线供给到逆变器；
主接触器，其位于所述正电极侧和所述负电极侧的每一侧上，该主接触器设置在所述电池与所述逆变器之间的所述驱动DC线中，以断开或接通所述驱动DC线；
充电连接器，其连接到电源连接器，电力通过该电源连接器从外部电源供给到所述电池；
充电DC线，其位于所述正电极侧和所述负电极侧的每一侧上，该充电DC线在所述接触器与所述逆变器之间从所述正电极侧和所述负电极侧的每一侧上的所述驱动DC线分支，并且连接到所述充电连接器；
充电接触器，其位于所述正电极侧和所述负电极侧的每一侧上，该充电接触器设置在位于所述正电极侧和所述负电极侧的每一侧上的相应的所述充电DC线中，以断开或接通所述充电DC线；
熔化判定部，其判定所述充电接触器是否熔化；以及
控制单元，如果所述熔化判定部判定所述充电接触器熔化，则该控制单元断开所述主接触器。
2.根据权利要求1所述的充电控制装置，其中，在判定所述充电接触器熔化时，在所述主接触器断开之后，所述控制单元禁止所述主接触器再次连接。
3.根据权利要求1或2所述的充电控制装置，还包括：
端子间电压测量单元，其测量作为所述正电极侧和所述负电极侧的所述充电DC线之间的电压的所述充电连接器的端子之间的电压，
其中，如果所述端子之间的电压是阈值电压以上，则所述熔化判定部判定所述充电接触器熔化。
4.根据权利要求3所述的充电控制装置，其中，在所述外部电源对所述电池的充电完成之后，所述熔化判定部执行所述判定。
5.根据权利要求3或4所述的充电控制装置，其中，当所述控制单元输出命令以断开所述正电极侧和所述负电极侧的每一侧上的所述充电接触器时，所述熔化判定部执行所述判定。
6.根据权利要求5所述的充电控制装置，其中，如果所述端子之间的电压是所述阈值电压以上，则所述熔化判定部判定所述正电极侧和所述负电极侧的所述充电接触器均熔化。
7.根据权利要求3至6的任意一项所述的充电控制装置，其中，当所述控制单元输出命令以仅连接所述正电极侧和所述负电极侧的所述充电接触器中的一个充电接触器时，如果所述端子之间的电压是所述阈值电压以上，则所述熔化判定部判定所述正电极侧和所述负电极侧的所述充电接触器中的另一个充电接触器熔化。
8.根据权利要求3至7的任意一项所述的充电控制装置，还包括：
连接器锁定单元，如果所述端子之间的电压是所述阈值电压以上，则该连接器锁定单元锁定所述充电连接器与所述电源连接器之间的连接。
9.根据权利要求1至8的任意一项所述的充电控制装置，还包括：
盖，利用该盖覆盖所述充电连接器，该盖能够打开；和
盖锁定单元，其制约所述盖的打开，
其中，在判定所述充电接触器熔化时，当所述主接触器断开时，在所述盖闭合之后，所述盖锁定单元禁止所述盖再次打开。
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