JP4969547B2 - 制御装置及び充電制御方法 - Google Patents

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岳人 岩永
隆市 釜賀
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Denso Ten Ltd
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Denso Ten Ltd
Toyota Motor Corp
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Description

本発明は、車両に搭載された車両駆動用の蓄電装置を充電するための制御装置及び充電制御方法に関する。
環境に配慮した車両として、電気自動車やハイブリッド車、燃料電池車などが近年注目されている。これらの車両には、走行駆動力を発生する電動機と、その電動機に供給される電力を蓄える蓄電装置とが搭載されている。ハイブリッド車には、動力源として電動機とともに内燃機関がさらに搭載され、燃料電池車には、車両駆動用の直流電源として燃料電池が搭載されている。
このような車両に搭載された車両駆動用の蓄電装置を、一般家庭の電源から直接充電することが可能な車両が知られている。例えば、家屋に設けられた商用電源のコンセントと車両に設けられた充電口とを充電ケーブルで接続することにより、一般家庭の電源から蓄電装置へ電力が供給される。このように車両外部の電源から車両に搭載された蓄電装置を直接充電することが可能な車両を「プラグイン車」と称する。
プラグイン車の規格は、アメリカ合衆国では「エスエーイー エレクトリック ビークル コンダクティブ チャージ カプラ」（非特許文献１）により制定され、日本では「電気自動車用コンダクティブ充電システム一般要求事項」（非特許文献２）により制定されている。
「エスエーイー エレクトリック ビークル コンダクティブ チャージ カプラ」及び「電気自動車用コンダクティブ充電システム一般要求事項」では、一例として、コントロールパイロットに関する規格が定められている。コントロールパイロットは、構内配線から車両へ電力を供給するＥＶＳＥ（Electric Vehicle Supply Equipment）の制御回路と車両の接地部とを車両側の制御回路を介して接続する制御線と定義されており、この制御線を介して通信されるパイロット信号に基づいて、充電ケーブルの接続状態や電源から車両への電力供給の可否、ＥＶＳＥの定格電流などが判断される。
特開平１０−３０４５８２号公報 「エスエーイー エレクトリック ビークル コンダクティブ チャージ カプラ（SAE Electric Vehicle Conductive Charge Coupler）」、（アメリカ合衆国）、エスエーイー規格（SAE Standards）、エスエーイー インターナショナル（SAE International）、２００１年１１月 「電気自動車用コンダクティブ充電システム一般要求事項」、日本電動車両協会規格（日本電動車両規格）、２００１年３月２９日
車両に搭載された蓄電装置を充電制御する制御装置には、このような充電ケーブルに組み込まれた制御回路である信号生成部から出力される制御信号であるコントロールパイロット信号が一定時間変化のない状態から変化した場合のオンエッジで、充電モード信号をオンして充電制御部を起動し、充電制御部から出力される充電完了信号がオフすると、充電モード信号をオフする電源制御部として機能するマイクロコンピュータと、充電モード信号がオンすると充電ケーブルを介して外部電源から供給される電力により車両に搭載された蓄電装置を充電し、充電が終了すると充電完了信号をオフする充電制御部として機能するマイクロコンピュータを備えている。
つまり、電源制御部がコントロールパイロット信号のオンエッジを検出すると、充電制御部に充電モード信号を出力するとともに充電制御部を起動し、電源制御部により起動された充電制御部が外部電源から供給される電力により蓄電装置を充電するように構成されている。
そして、充電制御部は蓄電装置への充電を終了すると電源制御部に充電完了信号を出力し、充電完了信号を検出した電源制御部は充電モード信号をオフするように構成されている。
しかし、電源制御部として機能するマイクロコンピュータのリセット端子にノイズ信号が印加される等、何らかの異常状態が発生すると充電モード信号がオフされるため、充電モード信号がオフされたことを検出した充電制御部が、蓄電装置への充電が完了していない場合でも、途中で充電を終了してしまうという不都合が発生していた。
本発明の目的は、上述した問題に鑑み、電源制御部に何らかの異常が発生した場合であっても、充電制御部による蓄電装置への充電を完結させることができる制御装置及び充電制御方法を提供する点にある。
上述の目的を達成するため、本発明による制御装置の特徴構成は、車両外部電源からの電力を充電ケーブルを介して蓄電装置に充電制御する制御装置であって、充電ケーブルに備わる、車両外部電源からの電力供給状態に応じた信号を制御装置へ発信する信号生成部から出力される信号が一定時間変化がない状態から変化した場合に、充電モード信号をオンにし、充電モード信号をオンにした後に異常が発生した場合、または第２マイクロコンピュータによってオフにされた充電完了信号を検出した場合に、充電モード信号をオフにし、第２マイクロコンピュータによってオフにされる充電完了信号を検出する前に、異常が発生したことから充電モード信号をオフにした場合は、充電モード信号を再度オンにする第１マイクロコンピュータと、第１マイクロコンピュータによってオンにされた充電モード信号を検出した場合に、充電制御中であることを示す充電完了信号をオンの状態に設定するとともに、充電ケーブルを介して車両外部電源から供給される電力に基づき蓄電装置を充電し、充電が終了した場合に充電完了信号をオフにする第２マイクロコンピュータと、を備える点にある。
上述の構成によれば、何らかの異常が発生して、第１マイクロコンピュータが充電モード信号をオフにするような事態が発生しても、第１マイクロコンピュータが、第２マイクロコンピュータによってオフにされる充電完了信号を検出する前に、充電モード信号をオフにしたことを検出すると、充電モード信号を再度オンにして第２マイクロコンピュータを再起動するようになるので、適正に充電が行なわれるようになるのである。
以上説明した通り、本発明によれば、電源制御部に何らかの異常が発生した場合であっても、充電制御部による蓄電装置への充電を完結させることができる制御装置及び充電制御方法を提供することができるようになった。
以下、本発明による制御装置をプラグイン車に適用した場合の実施形態について説明する。
図１に示すように、車両外部の電源から車両に搭載された高圧の蓄電装置５０を直接充電することが可能なプラグイン車の一例であるハイブリッド車１（以下、「プラグインハイブリッド車」と記す。）は、動力源としてエンジン１０、第１ＭＧ（Motor Generator）１１、第２ＭＧ（Motor Generator）１２を備えている。
プラグインハイブリッド車１は、エンジン１０及び第２ＭＧ１２の少なくとも一方からの駆動力によって走行可能なように、エンジン１０、第１ＭＧ１１及び第２ＭＧ１２が動力分割機構１３に連結されている。
第１ＭＧ１１及び第２ＭＧ１２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。
動力分割機構１３は、サンギヤと、ピニオンギヤと、キャリアと、リングギヤとを含み、ピニオンギヤがサンギヤ及びリングギヤと係合する遊星歯車機構で構成されている。
ピニオンギヤを自転可能に支持するキャリアがエンジン１０のクランクシャフトに連結され、サンギヤが第１ＭＧ１１の回転軸に連結され、リングギヤが第２ＭＧ１２の回転軸及び減速機１４に連結され、図２に示すように、エンジン１０、第１ＭＧ１１、及び第２ＭＧ１２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３に示すように、プラグインハイブリッド車１には、車両の動力を統括制御するハイブリッドビークルＥＣＵ（以下、「ＨＶＥＣＵ」と記す。）２、エンジン１０を制御するエンジンＥＣＵ４、制動機構を制御するブレーキＥＣＵ９、盗難防止機能を実現する防盗ＥＣＵ６等の複数の制御装置（以下、「ＥＣＵ」と記す。）、あるいは、後述するＨＶＥＣＵ２の充電制御に基づいて蓄電装置５０に充電を行う充電被制御装置５が搭載され、各ＥＣＵには単一または複数のマイクロコンピュータが組み込まれている。
各ＥＣＵに電力を供給するために、プラグインハイブリッド車１には、第一給電系統８１、第二給電系統８２及び第三給電系統８３が備えられている。
第一給電系統８１は、イグニッションスイッチＩＧＳＷがオフ状態であっても低圧の蓄電装置８（例えば、ＤＣ１２Ｖ）から給電されるように構成され、防盗ＥＣＵ６等のボディ監視系のＥＣＵが接続されている。
第二給電系統８２は、イグニッションスイッチＩＧＳＷがオン状態の場合に、低圧の蓄電装置８から給電されるように構成されている。第二給電系統８２には、エンジンＥＣＵ４、ブレーキＥＣＵ９等のパワートレーン系ＥＣＵや、ワイパーやドアミラー等のボディ系ＥＣＵが接続されている。
第三給電系統８３は、電源リレーＲＹ３がオン状態の場合に、低圧の蓄電装置８から給電されるように構成されている。第三給電系統８３には、充電被制御装置５等の蓄電装置５０の充電制御に関連する装置が接続されている。
パワートレーン系ＥＣＵ及び充電系ＥＣＵは、ＣＡＮ（Controller Area Network）バスで相互に接続され、ボディ系のＥＣＵはＬＩＮ（Local Interconnect Network）バスで相互に接続され、さらに、ＣＡＮバスとＬＩＮバスは、ゲートウェイを介して相互に接続されている。即ち、各ＥＣＵが必要な制御情報を相互に送受信できるように構成されている。
各ＥＣＵには、低圧の蓄電装置８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レギュレータが搭載され、ＤＣレギュレータの出力電圧が各ＥＣＵに備えられたマイクロコンピュータ等の制御回路に供給される。
ＨＶＥＣＵ２は、イグニッションスイッチＩＧＳＷの操作に基づいて、低圧の蓄電装置８から第二給電系統８２及び第三給電系統８３を介した給電状態を制御する。
詳述すると、ＨＶＥＣＵ２は、電源リレーＲＹ２を介して低圧の蓄電装置８から第二給電系統８２を介した給電状態を制御するサブＣＰＵ２２を備えている。サブＣＰＵ２２は、電源リレーＲＹ２が開放されている状態で、イグニッションスイッチＩＧＳＷがオン操作されたことを検出すると、電源Ｅ２に直列接続されている電源スイッチＦＥＴ１をオン操作することにより、電源リレーＲＹ２を閉じて低圧の蓄電装置８から第二給電系統８２への給電状態を維持する。
この状態で第二給電系統８３に接続された各ＥＣＵが起動し、夫々所期の制御動作が実行される。
第二給電系統８２からの給電が開始されると、ダイオードＤ４を介して論理和素子２５にハイレベルの制御信号が入力される。論理和素子２５は、ハイレベルの制御信号が入力されると、電源Ｅ３に直列接続されている電源スイッチＦＥＴ２をオン操作することにより、電源リレーＲＹ３をオン操作し、低圧の蓄電装置８から第三給電系統８３への給電状態を維持する。
この状態で第三給電系統８３に接続された充電系ＥＣＵが起動し、夫々所期の制御動作が実行される。
サブＣＰＵ２２は、電源リレーＲＹ２が閉じられている状態でイグニッションスイッチＩＧＳＷがオフ操作されたことを検出すると、ＣＡＮバスを介してイグニッションスイッチＩＧＳＷがオフされたことを送信して、第二給電系統８２に接続されている各ＥＣＵのシャットダウン処理を促す。
メインＣＰＵ２１は、ＣＡＮバスを介して各ＥＣＵのシャットダウン処理の終了を認識し、且つ、自身のシャットダウン処理を終えると、サブＣＰＵ２２を介して、電源リレーＲＹ２を開放し、第二給電系統８２への給電状態を停止する。
シャットダウン処理とはイグニッションスイッチＩＧＳＷ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、制御データのメモリへの退避処理等をいい、例えばエンジンＥＣＵ４であれば、エンジン１０の停止処理、空燃比等の各種の学習データを含むエンジン制御用のデータの不揮発性メモリへの退避処理をいう。
尚、イグニッションスイッチＩＧＳＷは、モーメンタリスイッチまたはオルタネートスイッチの何れの型式のスイッチであってもよく、モーメンタリスイッチを用いる場合には、ＨＶＥＣＵ２が現在の状態をフラグデータとしてＲＡＭに保持し、そのスイッチの操作エッジでオンされたのかオフされたのかをフラグデータに基づいて判断すればよい。また、従来のキーシリンダにキーを挿入して回転操作するスイッチであってもよい。
以下では、ＨＶＥＣＵ２による車両の走行制御について詳述する。ＨＶＥＣＵ２は、イグニッションスイッチＩＧＳＷがオン操作され、電源リレーＲＹ２を閉じた後、運転者のアクセル操作等に基づいて車両を走行制御する。
ＨＶＥＣＵ２は、充電被制御装置５を介して蓄電装置５０の充電状態（以下、「ＳＯＣ（State Of Charge）」と記す。）を監視し、例えばＳＯＣが予め定められた値よりも低くなると、ＨＶＥＣＵ２は、エンジンＥＣＵ４を介してエンジン１０を始動し、動力分割機構１３を介して駆動される第１ＭＧ１１の発電電力を蓄電装置５０に蓄える。
詳述すると、第１ＭＧ１１によって発電された電力は、インバータを介して交流から直流に変換され、コンバータを介して電圧が調整された後に蓄電装置５０に蓄えられる。このとき、エンジン１０で発生した動力の一部は動力分割機構１３及び減速機１４を介して駆動輪１６へ伝達される。
また、ＨＶＥＣＵ２は、ＳＯＣが所定範囲内にあるとき、蓄電装置５０に蓄えられた電力または第１ＭＧ１１により発電された電力の少なくとも一方を用いて第２ＭＧ１２を駆動し、エンジン１０の動力をアシストする。第２ＭＧ１２の駆動力は減速機１４を介して駆動輪１６に伝達される。
さらに、ＨＶＥＣＵ２は、ＳＯＣが予め定められた値よりも高くなると、エンジンＥＣＵ４を介してエンジン１０を停止し、蓄電装置５０に蓄えられた電力を用いて第２ＭＧ１２を駆動する。
一方、車両の制動時等に、ＨＶＥＣＵ２は、減速機１４を介して駆動輪１６により駆動される第２ＭＧ１２を発電機として制御し、第２ＭＧ１２により発電された電力を蓄電装置５０に蓄える。つまり、第２ＭＧ１２は、制動エネルギーを電力に変換する回生ブレーキとして用いられる。
つまり、ＨＶＥＣＵ２は、車両の要求トルクと蓄電装置５０のＳＯＣ等に基づいて、エンジン１０、第１ＭＧ１１及び第２ＭＧ１２を制御する。
図１では、第２ＭＧ１２による駆動輪１６が前輪である場合を示しているが、前輪に代えてまたは前輪とともに後輪を駆動輪１６としてもよい。
高圧の蓄電装置５０は充放電可能な直流電源であり、例えば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池で構成されている。蓄電装置５０の電圧は、例えば２００Ｖ程度である。蓄電装置５０には、第１ＭＧ１１及び第２ＭＧ１２によって発電される電力に加えて、車両外部の電源から供給される電力により充電されるように構成されている。
蓄電装置５０として、大容量のキャパシタを採用することも可能であり、第１ＭＧ１１及び第２ＭＧ１２による発電電力や車両外部の電源からの電力を一時的に蓄え、その蓄えた電力を第２ＭＧ１２へ供給可能な電力バッファであればその構成が制限されるものではない。
図４に示すように、高圧の蓄電装置５０が電源リレーＲＹ３を介して所定の直流電圧に調整するためのコンバータ１５に接続され、コンバータ１５の出力電圧が第１インバータ１７及び第２インバータ１８で交流電圧に変換された後に、第１ＭＧ１１及び第２ＭＧ１２に印加されるように構成されている。
コンバータ１５は、リアクトルと、電力スイッチング素子である２つのｎｐｎ型トランジスタと、２つのダイオードとを含む。リアクトルは、蓄電装置５０の正極側に一端が接続され、２つのｎｐｎ型トランジスタの接続ノードに他端が接続されている。２つのｎｐｎ方トランジスタは直列に接続され、各ｎｐｎ型トランジスタにダイオードが逆並列に接続されている。
ｎｐｎ型トランジスタとして、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）を好適に用いることができる。また、ｎｐｎ型トランジスタに代えて、パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor）等の電力スイッチング素子を用いることも可能である。
第１インバータ１７は、互いに並列に接続されたＵ相アーム、Ｖ相アーム、及びＷ相アームを備えている。各相アームは、直列に接続された２つのｎｐｎ型トランジスタを含み、各ｎｐｎ型トランジスタにはダイオードが逆並列に接続されている。各相アームを構成する２つのｎｐｎ型トランジスタの接続ノードが、第１ＭＧ１１の対応するコイル端に接続されている。
第１インバータ１７は、コンバータ１５から供給される直流電力を交流電力に変換して第１ＭＧ１１へ供給し、或いは、第１ＭＧ１１により発電された交流電力を直流電力に変換してコンバータ１５へ供給する。
第２インバータ１８も、第１インバータ１７と同様に構成され、各相アームを構成する２つのｎｐｎ型トランジスタの接続ノードが、第２ＭＧ１２の対応するコイル端に接続されている。
第２インバータ１８は、コンバータ１５から供給される直流電力を交流電力に変換して第２ＭＧ１２へ供給し、或は、第２ＭＧ１２により発電された交流電力を直流電流に電力してコンバータ１５へ供給する。
ＨＶＥＣＵ２は、イグニッションスイッチＩＧＳＷがオン操作されると、運転者のアクセル操作等に基づいて、例えば、コンバータ１５の電力スイッチング素子を制御して蓄電装置５０の出力電圧を所定レベルに昇圧し、第２インバータ１８の各相アームを制御して第２ＭＧ１２を駆動し、例えば、第１インバータ１７の各相アームを制御して、第１ＭＧ１１からの発電電力を直流電力に変換し、コンバータ１５で降圧して蓄電装置５０を充電する。
図１及び図４に示すように、プラグインハイブリッド車１には、車両外部の電源から蓄電装置５０へ充電電力を供給するための充電ケーブル３を接続するための充電インレット７を備えている。尚、図１では、充電インレット７が車体後部に設けられているが、車体前部に設けられるものであってもよい。
充電被制御装置５は、高圧の蓄電装置５０、蓄電装置５０のＳＯＣを検出してＨＶＥＣＵ２へ検出信号を出力するＳＯＣ検出装置５１、蓄電装置５０への接続を開閉制御するシステムメインリレーＳＭＲ、車両外部から供給される交流電力のノイズを除去するＬＣフィルタ５４、車両外部から供給される交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣコンバータ５２を備えている。
充電インレット７に接続された充電ケーブル３を介して車両外部から供給される電力は、ＬＣフィルタ５４を介して充電回路であるＡＣ／ＤＣコンバータ５２により直流電力に変換された後に、高圧の蓄電装置５０に充電されるように構成されている。
充電ケーブル３は、電力ケーブル３１の一端側に外部電源、例えば家屋に設けられた電源コンセントと接続するプラグ３２が設けられ、他端側に充電インレット７と接続するコネクタ３３を備えたアタッチメント３４が設けられている。
図１及び図５に示すように、充電ケーブル３には、当該電力ケーブル３１を介して車両に給電可能な定格電流に対応するパルス信号（以下、「コントロールパイロット信号」または「ＣＰＬＴ信号」と記す。）を生成する信号生成部３６２と、電力ケーブル３１を断続するリレー３６１が組み込まれたＣＣＩＤ（Charging Circuit Interrupt Device）３６が設けられ、信号生成部３６２には、外部電源から供給される電力によって動作するＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ及び、コントロールパイロット信号を生成する発振部３６３とコントロールパイロット信号の信号レベルを検出する電圧検知部３６４を備えた周辺回路を備えている。
また、コネクタ３３には、一端が接地されたスイッチ３３２が抵抗Ｒ１０と直列接続された接続判定回路３３１が組み込まれ、接続判定回路３３１の出力がケーブル接続信号ＰＩＳＷとしてＨＶＥＣＵ２に入力されるように構成されている。
アタッチメント３４には、充電インレット７に挿入されたコネクタ３３が離脱しないように機械的なロック機構が設けられ、当該ロック機構を解除するための操作ボタンでなる操作部３５が設けられている。
充電インレット７から充電ケーブル３のコネクタ３３を離脱させる際に、当該操作ボタンを押圧操作することにより、ロック機構が解除されてコネクタ３３を離脱させることができる。当該操作ボタンが押圧操作されると、操作ボタンの操作に連動して接続判定回路３３１のスイッチ３３２がオフ状態となり、操作ボタンの押圧操作が解除されるとスイッチ３３２がオン状態に復帰する。
図５に示すように、充電ケーブル３のコネクタ３３には、電力ケーブル３１と接続された一対の電力端子ピンと、グランド端子ピン、及びコントロールパイロット信号を出力する信号線Ｌ１の端子ピンと、接続判定回路３３１の端子ピンが設けられている。
充電用インレット７には、コネクタ３３に設けた各端子ピンと夫々接続する複数の端子ピンと、コントロールパイロット信号が通信される車両側の信号線Ｌ２の断線または短絡を検出するために、コントロールパイロット信号端子と短絡された配線状態検出端子ピンが設けられている。
ＨＶＥＣＵ２は、上述の車両の走行制御に加えて、充電ケーブル３を介した蓄電装置５０への充電制御を実行するよう構成されている。
詳述すると、図３及び図５に示すように、ＨＶＥＣＵ２は、第一給電系統８１からレギュレータ２３を介して給電される充電起動制御用のサブＣＰＵ２２と、第三給電系統８３からレギュレータ２４を介して給電される充電制御用のメインＣＰＵ２１を備えている。
メインＣＰＵ２１及びサブＣＰＵ２２には、夫々の制御プログラムが格納されたＲＯＭ２１１,２２１と、夫々の制御時のワーキング領域として用いられるＲＡＭ２１２,２２２が設けられている。
さらに、メインＣＰＵ２１及びサブＣＰＵ２２には、各ＣＰＵが相互にＲＡＭ２１２、２２２に記憶された情報を読み取り可能なように、ＤＭＡコントローラが設けられている。さらに、メインＣＰＵ２１には、電源オフ時に制御データを退避する不揮発性メモリが設けられている。
ＨＶＥＣＵ２には、メインＣＰＵ２１の周辺回路として、第一インタフェース回路２６と第二インタフェース回路２７と断線短絡検出回路２８と、が設けられている。
第一インタフェース回路２６は、ダイオードＤ１を介して入力されるコントロールパイロット信号の信号レベルを低下させる抵抗Ｒ７とスイッチＳＷ１でなる第一降圧回路と、抵抗Ｒ８とスイッチＳＷ２でなる第二降圧回路を備え、充電インレット７から出力されるコントロールパイロット信号の信号レベルを検出するとともに、当該信号レベルを二段階に変化させる。
第二インタフェース回路２７は、ダイオードＤ２を介して入力されるコントロールパイロット信号の信号レベルがマイナスレベルになると、メインＣＰＵ２１にローレベルの信号を入力し、コントロールパイロット信号の信号レベルがプラスレベルになると、メインＣＰＵ２１にハイレベルの制御信号を入力する抵抗回路（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３）とバッファ回路、及び、電源Ｅ３（本実施形態ではＤＣ５Ｖ）の電源電圧にプルアップされている抵抗Ｒ１を備え、コントロールパイロット信号のローレベルを検出する。
断線短絡検出回路２８は、断線検出端子ピンと接続され、抵抗Ｒ９を介して断線検出端子ピンを接地するスイッチＳＷ３を備え、車両側の信号線Ｌ２の断線または短絡を検出する。
さらに、ＨＶＥＣＵ２には、サブＣＰＵ２２の周辺回路として、エッジ検出回路２９が設けられている。
エッジ検出回路２９は、コントロールパイロット信号の立ち上がりエッジ（以下、「オンエッジ」と記す。）を検出する抵抗Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６を備え、当該エッジ検出回路２９の出力がサブＣＰＵ２２のウェイクアップ用の割込端子ＷＵに接続されている。
上述のように、イグニッションスイッチＩＧＳＷがオフされた後、メインＣＰＵ２１がシャットダウン処理を終了し、サブＣＰＵ２２が電源リレーＲＹ２をオフすると、サブＣＰＵ２２は低消費電力モードである待機状態に移行する。待機状態とは、ＣＰＵがストップ命令またはホールト命令を実行した状態である。
上述のように、待機状態に移行しているサブＣＰＵ２２の割込端子ＰＩＧにイグニッションスイッチＩＧＳＷ信号が入力されると、サブＣＰＵ２２は待機状態から通常の動作状態に復帰する。
通常の動作状態に復帰したサブＣＰＵ２２は、電源リレーＲＹ２と電源リレーＲＹ３を閉じて第二給電系統８２と第三給電系統８３からの給電を開始し、メインＣＰＵ２１を起動すると、イグニッションスイッチＩＧＳＷがオンされた旨を示す制御信号をメインＣＰＵ２１に出力する。
メインＣＰＵ２１は、イグニッションスイッチＩＧＳＷがオンされた状態で、上述した車両の要求トルクと蓄電装置５０のＳＯＣ等に基づいて、エンジン１０、第１ＭＧ１１及び第２ＭＧ１２を制御し、車両の走行制御を行う。
さらに、メインＣＰＵ２１には、接続判定回路３３１から出力されるケーブル接続信号ＰＩＳＷの入力端子が設けられている。メインＣＰＵ２１は、ケーブル接続信号ＰＩＳＷが入力されていない、即ち、充電ケーブル３が接続されていないと判断したときに、断線短絡検出回路２８のスイッチＳＷ３のオンオフ状態を切り替え、車両側の信号線Ｌ２が断線または短絡しているか否かを判別するように構成されている。
詳述すると、図６に示すように、スイッチＳＷ３がオフ状態であって、信号線Ｌ２が正常であるまたは断線している場合は、電源Ｅ３の電源電圧にプルアップされた抵抗Ｒ１からＲ２，Ｒ３，ダイオードＤ２，Ｄ１，抵抗Ｒ４，Ｒ５，車両アースの経路を流れる電流の分圧により、信号線Ｌ２の電圧レベルは、グランドレベルより高いレベルに維持される。
一方、スイッチＳＷ３がオフであって、信号線Ｌ２が短絡している場合は、信号線Ｌ２の電圧レベルは、グランドレベルに維持される。
従って、メインＣＰＵ２１は、スイッチＳＷ３がオフ状態であって、信号線Ｌ２の電圧レベルがグランドレベルの場合に、信号線Ｌ２の短絡を検出することができる。
また、スイッチＳＷ３がオン状態であって、信号線Ｌ２が正常である場合は、電源Ｅ３の電源電圧にプルアップされた抵抗Ｒ１からＲ２，Ｒ３，ダイオードＤ２, 抵抗Ｒ９, 車両アースの経路で電流が流れるため、信号線Ｌ２の電圧レベルは、グランドレベルに維持される。尚、スイッチＳＷ３がオン状態であって、信号線Ｌ２が短絡している場合は、信号線Ｌ２の電圧レベルがグランドレベルに維持されることは言うまでもない。
尚、抵抗Ｒ９は、スイッチＳＷ３の保護抵抗であり、信号線Ｌ２の正常時にダイオードＤ１,抵抗Ｒ４，Ｒ５，車両アースの経路に微小電流しか流れないように、十分に小さい抵抗値に構成されている。
一方、スイッチＳＷ３がオン状態であって、信号線Ｌ２が断線している場合は、信号線Ｌ２の電圧レベルは、電源Ｅ３の電源電圧にプルアップされた抵抗Ｒ１からＲ２，Ｒ３，ダイオードＤ２，Ｄ１，抵抗Ｒ４，Ｒ５の経路を流れる電流の分圧により、信号線Ｌ２の電圧レベルは、グランドレベルより高いレベルに維持される。
従って、メインＣＰＵ２１は、スイッチＳＷ３がオン状態であって、信号線Ｌ２の電圧レベルがグランドレベルより高いレベルの場合に、信号線Ｌ２の断線を検出することができる。
図７に示すように、サブＣＰＵ２２が待機状態に移行している場合に、時刻ｔ０で外部電源のコンセントにプラグ３２が接続され、充電ケーブル３が充電インレット７に装着されると、信号生成部３６２から所定レベルの直流電圧Ｖ１（例えば、＋１２Ｖ）が出力される。
図３及び図５に示すように、一定時間入力がなかったサブＣＰＵ２２の割込端子ＷＵに、信号線Ｌ１,Ｌ２を介して直流電圧Ｖ１のオンエッジ信号が入力されると、サブＣＰＵ２２は待機状態から通常の動作状態に復帰して、充電制御の実行を要求する充電モード信号をオンの状態に設定して、ハイレベルの制御信号を論理和素子２５に出力するとともに、ＲＡＭ２２２に充電モード信号の状態を記憶する。
論理和素子２５は、ハイレベルの制御信号が入力されると、ハイレベルの状態に移行し、スイッチＦＥＴ２をオンの状態に維持する。電源スイッチＦＥＴ２がオンに設定されると、電源Ｅ１からの給電により、電源リレーＲＹ３が閉じた状態に維持され、第三給電系統８３からの給電が維持される。
第三給電系統８３からの給電が開始されると、メインＣＰＵ２１が起動される。メインＣＰＵ２１は、起動したことを示すハイレベルの制御信号を論理和素子２５に出力する。
論理和素子２５は、メインＣＰＵ２１からハイレベルの制御信号が入力されると、既にサブＣＰＵ２２からの充電モード信号に基づいてハイレベルの状態に維持されているため、ハイレベルの状態を維持し、電源スイッチＦＥＴ２をオン状態に維持し、電源リレーＲＹ３を閉じたまま維持して、第三給電系統８３からの給電を維持する。
続いて、メインＣＰＵ２１は、ＤＭＡコントローラを介して、サブＣＰＵ２２のＲＡＭ２２２に記憶された充電モード信号の状態を検出する。充電モード信号がオンの状態であることを検出すると、充電制御中であることを示す充電完了信号をオンの状態に設定して、ＲＡＭ２１２に記憶する。
さらに、メインＣＰＵ２１は、当該記憶した充電完了信号の状態を、所定周期でＤＭＡコントローラを介してサブＣＰＵ２２に出力する。サブＣＰＵ２２は、ＤＭＡコントローラを介してメインＣＰＵ２１から所定周期で充電完了信号が入力されると、当該充電完了信号の状態をＲＯＭ２２１に記憶するよう構成されている。
続いて、メインＣＰＵ２１は、充電被制御装置５を介して蓄電装置５０への充電制御を開始する。
詳述すると、図５及び図７に示すように、メインＣＰＵ２１は、時刻ｔ１で、第一インタフェース回路２６を介してＡ／Ｄ変換入力端子ＰＣＰＬＴに入力される直流電圧Ｖ１を検出すると、第二降圧回路のスイッチＳＷ２をオンして電圧レベルをＶ１からＶ２（例えば、＋９Ｖ）に降圧する。
信号生成部３６２は、コントロールパイロット信号がＶ１からＶ２に低下したことを電圧検知部３６４により検出すると、時刻ｔ２で、発振部３６３から所定のデューティサイクルで所定周波数（例えば１ＫＨｚ）のパルス信号を生成して出力するように制御する。当該パルス信号の信号レベルは±Ｖ１であるが、上限レベルは第二降圧回路により降圧されている。
図８（ａ），（ｂ）に示すように、デューティサイクルは、外部電源から充電ケーブル３を介して車両へ供給可能な電流容量に基づいて設定される値で、充電ケーブル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２４Ａの場合には４０％に設定されている。
図７に戻り、メインＣＰＵ２１は、第二インタフェース回路２７を介してパルス信号のデューティサイクルを検出して当該充電ケーブル３の電流容量を認識すると、時刻ｔ３で、システムメインリレーＳＭＲを閉じて（図４参照）、第二降圧回路のスイッチＳＷ２をオンした状態でさらに第一降圧回路のスイッチＳＷ１をオンして、電圧レベルをＶ２からＶ３（例えば、＋６Ｖ）に降圧する。
信号生成部３６２は、コントロール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出すると、リレー３６１を閉じて車両側に電力ケーブル３１から交流電力を供給する。
メインＣＰＵ２１は、その後、充電被制御装置５に備えられたＳＯＣ検出装置５１を介して入力されたＳＯＣ等に基づいて、ＡＣ／ＤＣコンバータ５２を制御して（図４参照）、蓄電装置５０を充電制御する。
メインＣＰＵ２１は、時刻ｔ４で、蓄電装置５０のＳＯＣが所定レベルに達したことを検出すると、ＡＣ／ＤＣコンバータ５２を停止して充電を終了するとともに、システムメインリレーＳＭＲを開放して（図４参照）、第一降圧回路のスイッチＳＷ１をオフして、電圧レベルをＶ３からＶ２に昇圧する。
信号生成部３６２は、コントロールパイロット信号がＶ３からＶ２に上昇したことを検出すると、リレー３６１を開放して電力ケーブル３１を介した車両側への交流電力の供給を停止する。
メインＣＰＵ２１は、時刻ｔ５で、第二降圧回路のスイッチＳＷ２をオフして、コントロールパイロット信号のレベルを当初のＶ１に戻し、その後信号生成部３６２からの発振が停止するのを待って、時刻ｔ６で、充電完了信号をオフの状態に設定してＲＡＭ２１２に記憶する。
サブＣＰＵ２２は、時刻ｔ７で、メインＣＰＵ２１から入力される充電完了信号がオフの状態であることを検出すると、充電モード信号をオフの状態に設定して、ＲＡＭ２２２に記憶し、さらに、ローレベルの制御信号を論理和素子２５に出力する。
論理和素子２５は、サブＣＰＵ２２からローレベルの制御信号が入力されると、メインＣＰＵ２１の起動時に入力されたハイレベルの制御信号と、当該ローレベルの制御信号の論理和演算を行い、結果としてハイレベルの状態に維持される。
メインＣＰＵ２１は、ＤＭＡコントローラを介してサブＣＰＵ２２のＲＡＭ２２２に記憶された充電モード信号の状態を検出し、充電モード信号がオフの状態であることを検出すると、シャットダウン処理を実行する。
メインＣＰＵ２１は、シャットダウン処理を完了すると、時刻ｔ８で、充電制御の終了を示すローレベルの制御信号を論理和素子２５に出力する。このとき、論理和素子２５は、メインＣＰＵ２１とサブＣＰＵ２２からともにローレベルの制御信号が入力されたため、論理和演算の結果として、ローレベルの状態に切り替えられる。
論理和素子２５がローレベルの状態に切り替えられると、電源スイッチＦＥＴ２がオフされ、電源リレーＲＹ３がオフされるため、第三給電系統８３からの給電が停止される。
以下では、上述の充電制御を実施中に、メインＣＰＵ２１から所定周期で入力されるはずの充電完了信号を検出できなくなる、あるいは、第一給電系統８１の瞬停等によりサブＣＰＵ２２への給電が停止される等の異常発生時の充電制御について説明する。
サブＣＰＵ２２は、上述の構成に加えて、異常発生時に、充電モード信号をオフに設定してＲＡＭ２２２に記憶し、当該充電モード信号を論理和素子２５及びメインＣＰＵ２１に出力するように構成されている。
さらに、サブＣＰＵ２２は、上述の異常が暫くして回復された場合に、ＲＯＭ２２２に記憶されている充電完了信号の状態を確認し、充電完了信号の状態がオンに設定されていることを検出すると、充電モード信号をオンの状態に設定して、論理和素子２５及びメインＣＰＵ２１に出力するように構成されている。
さらに、メインＣＰＵ２１は、上述の構成に加えて、例えば、ＤＭＡコントローラの異常によりサブＣＰＵ２２のＲＡＭ２２２にアクセス不能な場合、あるいは、充電モード信号がオフの状態に設定されている場合等の、充電モード信号がオフされたことを検出した場合に、シャットダウン処理を実行するよう構成されている。
サブＣＰＵ２２は、メインＣＰＵ２１から所定周期で入力されるはずの充電完了信号を検出できなくなる、あるいは、第一給電系統８１の瞬停等によりサブＣＰＵ２２への給電が停止される等の異常が発生すると、充電モード信号をオフに設定してＲＡＭ２２２に記憶し、当該充電モード信号を論理和素子２５及びメインＣＰＵ２１に出力する。
このとき、メインＣＰＵ２１は、充電完了信号がオンの状態であって、充電モード信号がオフされていることを検出すると、シャットダウン処理を実行し、実行中であった充電制御を強制的に終了する。
上述の通り、メインＣＰＵ２１は、シャットダウン処理を完了すると、起動終了を示すローレベルの制御信号を論理和素子２５に出力する。このとき、論理和素子２５は、メインＣＰＵ２１とサブＣＰＵ２２から入力された制御信号がともにローレベルの制御信号であるため、あるいは、サブＣＰＵ２２からの制御信号が入力されないため、ローレベルの状態に切り替えられる。
論理和素子２５がローレベルの状態に切り替えられると、電源スイッチＦＥＴ２がオフされ、電源リレーＲＹ３がオフされるため、第三給電系統８３からの給電が停止される。
暫くして異常が回復すると、サブＣＰＵ２２は、ＲＯＭ２２２に記憶されている充電完了信号の状態を確認し、当該充電完了信号の状態がオンに設定されていることを検出すると、充電モード信号をオンの状態に設定して、論理和素子２５及びメインＣＰＵ２１に出力する。
このとき、論理和素子２５にオンに設定された充電モード信号が示すハイレベルの制御信号が入力されるため、上述の通り、第三給電系統８３からの給電が開始され、メインＣＰＵ２１が起動され、充電制御を開始することができるようになる。
即ち、上述したＨＶＥＣＵ２により本発明の制御装置が構成され、サブＣＰＵ２２とその周辺回路により、充電ケーブル３に備わる信号生成部３６２から出力される信号が一定時間変化がない状態から変化した場合に、充電モード信号をオンにし、第２マイクロコンピュータによってオフにされた充電完了信号を検出した場合に、充電モード信号をオフにし、第２マイクロコンピュータによってオフにされる充電完了信号を検出する前に、充電モード信号をオフにした場合は、充電モード信号を再度オンにする電源制御部としての第１マイクロコンピュータが構成されている。
また、メインＣＰＵ２１とその周辺回路により、第１マイクロコンピュータによってオンにされた充電モード信号を検出した場合に、充電ケーブル３を介して車両外部電源から供給される電力に基づき蓄電装置５０を充電し、充電が終了した場合に充電完了信号をオフにする充電制御部としての第２マイクロコンピュータが構成されている。
以下では、別の実施形態について説明する。
図５に示すように、メインＣＰＵ２１は、充電制御中にサブＣＰＵ２２での異常発生に伴って、充電モード信号がオフされていることを検出した場合に、充電完了信号がオンに設定されていることを検出すると、断線検出回路２８に備えられたスイッチＳＷ３を一旦オンに設定後、オフに設定するスイッチＳＷ３のオンオフ制御を所定回数繰り返し実行するよう構成されている。
本実施形態の構成によれば、メインＣＰＵ２１は、充電制御中にサブＣＰＵ２２での異常発生に伴って、充電モード信号がオフされていることを検出すると、ＲＡＭ２１２に記憶されている充電完了信号を確認する。
メインＣＰＵ２１は、充電完了信号がオンの状態であることを検出すると、スイッチＳＷ３をオンして信号線Ｌ２を車両アースに接続し、信号線Ｌ２の電圧レベルをグランドレベルにまで低下させる。その後一定時間経過すると、メインＣＰＵ２１は、スイッチＳＷ３をオフ設定して、信号線Ｌ２の電圧レベルを所定電圧にまで引き上げる。
当該スイッチＳＷ３のオン設定、オフ設定を所定回数繰り返している間に異常が回復すると、一定時間グランドレベルであった信号線Ｌ２の電圧レベルが所定電圧にまで引き上げられた場合に発生するオンエッジ信号が、割込端子ＷＵを介してサブＣＰＵ２２に入力されるため、サブＣＰＵ２２は、当該オンエッジ信号を検出し、充電モード信号をオンに設定する。続いて、メインＣＰＵ２１は、充電モード信号がオンに設定されていることを検出して、上述の通り、充電制御を開始することができるようになる。
尚、本実施形態の構成において、スイッチＳＷ３をオンに設定した後、再びスイッチＳＷ３をオフに設定するまでの期間、及び、スイッチＳＷ３のオンオフを繰り返す回数は、適宜設計事項として調整しても構わない。
また、スイッチ回路を断線または短絡検出用の回路に備えられたスイッチ回路と兼用して利用するのに代えて、図９に示すように、信号線Ｌ２に接続されるスイッチＳＷ４を設け、信号線Ｌ２の電圧レベルを切り替えられるように構成しても構わない。
また、上述の実施形態では、動力分割機構１３によりエンジン１０の動力を分割して駆動輪１６０と第１ＭＧ１１とに伝達可能なシリーズ／パラレル型のハイブリッド車について説明したが、本発明は、その他の形式のハイブリッド車にも適用可能である。
例えば、第１ＭＧ１１を駆動するためにのみエンジン１０を用い、第２ＭＧ１２でのみ車両の駆動力を発生する、所謂シリーズ型のハイブリッド車や、エンジン１０で生成した運動エネルギーのうち回生エネルギーのみが電気エネルギーとして回収されるハイブリッド車や、エンジンを主動力として必要に応じてモータがアシストするモータアシスト型のハイブリッド車等にも、本発明は適用可能である。
さらに、エンジン１０を備えずに電力で走行するモータのみを備えた電気自動車や、燃料電池を搭載した車両であっても、さらに蓄電装置を備えている燃料電池車にも適用可能である。
上述の実施形態は何れも一具体例であり、各部の具体的な回路構成、制御構成は、本発明の作用効果を奏する範囲で適宜変更設計可能である。
本発明の実施形態による車両の一例として示されるプラグインハイブリッド車の全体構成図 動力分割機構の共線図 図１に示すプラグインハイブリッド車に備えられた制御装置の全体構成図 蓄電装置の充電制御に関わる制御装置及び被制御装置の概略構成図 図４に示す蓄電装置の充電制御に関わる制御装置を詳細に説明するための回路図 信号線の断線または短絡の検出制御に関連する周辺回路の回路図 蓄電装置の充電制御に関わる制御信号とスイッチのタイミングチャート （ａ）は充電ケーブルの電流容量に対するデューティサイクルを示す説明図、（ｂ）は信号生成部によって生成されるパイロット信号の波形図 別実施形態によるオンエッジを生成するスイッチ回路の回路図
１：プラグインハイブリッド車
２：ＨＶＥＣＵ（制御装置）
３：充電ケーブル
５：充電被制御装置
７：充電インレット
８：低圧の蓄電装置
１０：エンジン
１１：第１ＭＧ（Motor Generator）
１２：第２ＭＧ（Motor Generator）
１３：動力分割機構
１４：減速機
１５：コンバータ
１６：駆動輪
１７：第１インバータ
１８：第２インバータ
２１：メインＣＰＵ
２２：サブＣＰＵ
２３：レギュレータ（第一給電系統）
２４：レギュレータ（第三給電系統）
２５：論理和素子（ＨＶＥＣＵ）
２６：第一インタフェース回路（ＨＶＥＣＵ）
２７：第二インタフェース回路（ＨＶＥＣＵ）
２８：断線短絡検出回路（スイッチ回路）
２９：エッジ検出回路（ＨＶＥＣＵ）
３１：電力ケーブル
３２：プラグ
３３：コネクタ
３５：操作部
３６：ＣＣＩＤ（Charging Circuit Interrupt Device）
５０：蓄電装置
５１：ＳＯＣ検出装置
５２：ＡＣ／ＤＣコンバータ
５３：ＬＣフィルタ
３３１：接続判定回路（コネクタ）
３３２：スイッチ（コネクタ）
３６１：リレー（ＣＣＩＤ）
３６２：信号生成部（ＣＣＩＤ）
３６３：発振部（信号生成部）
３６４：電圧検知部（信号生成部）
ＩＧＳＷ：イグニッションスイッチ
Ｌ２：信号線（車両側）
ＰＩＳＷ：ケーブル接続信号
ＲＹ２：電源リレー（第二給電系統）
ＲＹ３：電源リレー（第三給電系統）
ＳＭＲ：システムメインリレー（充電被制御装置）
ＳＷ１：スイッチ（第一降圧回路）
ＳＷ２：スイッチ（第二降圧回路）
ＳＷ３：スイッチ（断線検出回路）
ＷＵ：割込端子（オンエッジ信号）

Claims (8)

  1. 車両外部電源からの電力を充電ケーブルを介して蓄電装置に充電制御する制御装置であって、
    充電ケーブルに備わる、車両外部電源からの電力供給状態に応じた信号を制御装置へ発信する信号生成部から出力される信号が一定時間変化がない状態から変化した場合に、充電モード信号をオンにし、充電モード信号をオンにした後に異常が発生した場合、または第２マイクロコンピュータによってオフにされた充電完了信号を検出した場合に、充電モード信号をオフにし、第２マイクロコンピュータによってオフにされる充電完了信号を検出する前に、異常が発生したことから充電モード信号をオフにした場合は、充電モード信号を再度オンにする第１マイクロコンピュータと、
    第１マイクロコンピュータによってオンにされた充電モード信号を検出した場合に、充電制御中であることを示す充電完了信号をオンの状態に設定するとともに、充電ケーブルを介して車両外部電源から供給される電力に基づき蓄電装置を充電し、充電が終了した場合に充電完了信号をオフにする第２マイクロコンピュータと、
    を備える制御装置。
  2. 第１マイクロコンピュータは、
    充電完了信号の状態が記憶されたメモリを備え、充電モード信号をオフにした後に、メモリに記憶されている充電完了信号の状態がオン状態であることを検出すると、充電モード信号を再度オンにすることを特徴とする請求項１記載の制御装置。
  3. 第２マイクロコンピュータは、
    第１マイクロコンピュータにより充電モード信号がオフにされた後に、充電完了信号の状態がオン状態であることを検出すると、第１マイクロコンピュータが充電モード信号を再度オンするように、信号生成部から制御装置に出力される前記信号の信号線に接続されるように設けられたスイッチ回路を駆動して当該信号にオンエッジを生成することを特徴とする請求項１記載の制御装置。
  4. 前記スイッチ回路は、信号生成部から出力される前記信号の信号線を車両アースに接続するスイッチ回路で構成され、
    第２マイクロコンピュータは、前記スイッチ回路を介してオン状態にある信号生成部から出力される前記信号をオフからオン状態に変化させることを特徴とする請求項３記載の制御装置。
  5. 前記スイッチ回路は、充電ケーブルが車両に接続されていない場合に、信号生成部から制御装置に出力される前記信号の信号線とグランド間に接続され、第２マイクロコンピュータによりオンまたはオフされるスイッチを含み、当該スイッチをオンまたはオフしたときに第２マイクロコンピュータに入力される前記信号線の信号レベルに基づいて前記信号線の断線または短絡を検出することを可能にする異常検出回路と兼用されていることを特徴とする請求項４記載の制御装置。
  6. 車両外部電源からの電力を充電ケーブルを介して蓄電装置に充電制御する充電制御方法であって、
    第１マイクロコンピュータが、充電ケーブルに備わる、車両外部電源からの電力供給状態に応じた信号を制御装置へ発信する信号生成部から出力される信号が一定時間変化がない状態から変化した場合に、充電モード信号をオンにし、充電モード信号をオンにした後に異常が発生した場合、または第２マイクロコンピュータによってオフにされた充電完了信号を検出した場合に、充電モード信号をオフにし、第２マイクロコンピュータによってオフにされる充電完了信号を検出する前に、異常が発生したことから充電モード信号をオフにした場合は、充電モード信号を再度オンにし、
    第２マイクロコンピュータが、第１マイクロコンピュータによってオンにされた充電モード信号を検出した場合に、充電制御中であることを示す充電完了信号をオンの状態に設定するとともに、充電ケーブルを介して車両外部電源から供給される電力に基づき蓄電装置を充電し、充電が終了した場合に充電完了信号をオフにする充電制御方法。
  7. 第１マイクロコンピュータが、充電完了信号の状態をメモリに記憶し、充電モード信号をオフにした後に、メモリに記憶されている充電完了信号の状態がオン状態であることを検出すると、充電モード信号を再度オンにすることを特徴とする請求項６記載の充電制御方法。
  8. 第２マイクロコンピュータが、第１マイクロコンピュータにより充電モード信号がオフにされた後に、充電完了信号の状態がオン状態であることを検出すると、第１マイクロコンピュータが充電モード信号を再度オンするように、信号生成部から制御装置に出力される前記信号の信号線に接続されるように設けられたスイッチ回路を駆動して当該信号にオンエッジを生成することを特徴とする請求項６記載の充電制御方法。
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