JP5557920B2 - 充電制御装置及び充電システム - Google Patents

Description

本発明は、外部電源から蓄電器を充電可能なプラグインタイプのＥＶ（Electrical Vehicle）やＨＥＶ（Hybrid Electrical Vehicle）等の車両に設けられる充電制御装置及び充電システムに関する。

図２２は、特許文献１に開示されたプラグインハイブリッド車の充電システムに関する部分の概略構成図である。図２２に示した充電システムでは、外部電源からの電力により蓄電装置を充電する車両において、充電ケーブル３００内のコントロールパイロット回路３３４からのパイロット信号ＣＰＬＴを、当該充電システムの起動信号として利用する。

図２３は、図２２に示された充電システムをより詳細に説明するための図である。また、図２４は、図２２及び図２３に示されたパイロット信号ＣＰＬＴのタイミングチャートの一例である。図２３に示すように、充電ケーブル３００内のコントロールパイロット回路３３４は、電圧センサ６０４及び発振器６０２を有する。発振器６０２は、電源４０２から供給される電力によって作動する。

図２４に示すように、発振器６０２は、電圧センサ６０４によって検出されるパイロット信号ＣＰＬＴの電位が規定の初期電位Ｖ（１）（たとえば１２Ｖ）近傍のときは非発振の信号を出力し、パイロット信号ＣＰＬＴの電位がＶ（１）よりも低い規定の発振電位Ｖ（２）（たとえば９Ｖ）に低下すると、規定の周波数（たとえば１ｋＨｚ）およびデューティサイクルで発振する信号を出力する。また、コントロールパイロット回路３３４は、パイロット信号ＣＰＬＴの電位が規定の電位Ｖ（３）（たとえば６Ｖ）近傍のとき、電磁コイル６０６へ電流を供給する。電磁コイル６０６は、コントロールパイロット回路３３４から電流が供給されると電磁力を発生し、リレー３３２をオン状態にする。

パイロット信号ＣＰＬＴの電位は、ＥＣＵ１７０の抵抗回路５０２の抵抗値を切替えることによって操作される。ＥＣＵ１７０は、抵抗回路５０２と、入力バッファ５０８，５１０と、ＣＰＵ（Control Processing Unit）５２０とを含む。抵抗回路５０２は、プルダウン抵抗素子Ｒ（２），Ｒ（３）と、スイッチＳＷ（１），ＳＷ（２）とを含む。ＣＰＵ５２０は、ＣＰＵ５１２と、ＣＰＵ５１４とを含む。

プルダウン抵抗素子Ｒ（２）およびスイッチＳＷ（１）は、パイロット信号ＣＰＬＴが通信されるコントロールパイロット線Ｌ（１）と車両アース５１８との間に直列に接続される。プルダウン抵抗素子Ｒ（３）およびスイッチＳＷ（２）は、コントロールパイロット線Ｌ（１）と車両アース５１８との間に直列に接続され、直列接続されたプルダウン抵抗素子Ｒ（２）およびスイッチＳＷ（１）に並列に接続される。

スイッチＳＷ（１）は、ＣＰＵ５１２からの制御信号によりオン／オフされる。スイッチＳＷ（１）がオンされると、プルダウン抵抗素子Ｒ（２）と車両アース５１８とが接続状態となる。スイッチＳＷ（１）がオフされると、プルダウン抵抗素子Ｒ（２）と車両アース５１８とが非接続状態となる。なお、充電が行なわれていない状態においては、スイッチＳＷ（１）はオフされており、プルダウン抵抗素子Ｒ（２）と車両アース５１８とは非接続状態となっている。すなわち、充電ケーブル３００が車両に接続される際、スイッチＳＷ（１）はオフされており、プルダウン抵抗素子Ｒ（２）と車両アース５１８とは非接続状態となっている。

スイッチＳＷ（２）には、ＣＰＵ５１４からの制御信号により供給電力が制御される電源５１６が接続される。ＣＰＵ５１４からの制御信号により電源５１６からスイッチＳＷ（２）に電力が供給されると、スイッチＳＷ（２）はオンされ、プルダウン抵抗素子Ｒ（３）と車両アース５１８とが接続状態となる。ＣＰＵ５１４からの制御信号により電源５１６からスイッチＳＷ（２）への電力供給が遮断されると、スイッチＳＷ（２）はオフされ、プルダウン抵抗素子Ｒ（３）と車両アース５１８とが非接続状態となる。充電が行なわれていない状態においては、スイッチＳＷ（２）はオフされており、プルダウン抵抗素子Ｒ（３）と車両アース５１８とは非接続状態となっている。

抵抗回路５０２は、ＣＰＵ５２０からの制御信号に応じてスイッチＳＷ（１），ＳＷ（２）がオン／オフされることによりパイロット信号ＣＰＬＴの電位を切替える。すなわち、ＣＰＵ５２０からの制御信号に応じて、スイッチＳＷ（１）がオフされ、かつスイッチＳＷ（２）がオフされると、プルダウン抵抗素子Ｒ（２），Ｒ（３）がそれぞれ車両アース５１８と非接続状態となり、パイロット信号ＣＰＬＴの電位は初期電位Ｖ（１）で維持される。これにより、パイロット信号ＣＰＬＴは非発振状態に維持される。

ＣＰＵ５２０からの制御信号に応じて、スイッチＳＷ（１）がオフされた状態で、スイッチＳＷ（２）がオンされると、プルダウン抵抗素子Ｒ（３）が車両アース５１８と接続されるため、パイロット信号ＣＰＬＴの電位は発振電位Ｖ（２）に低下する。さらに、ＣＰＵ５２０からの制御信号に応じてスイッチＳＷ（１）がオンされると、プルダウン抵抗素子Ｒ（２），Ｒ（３）がそれぞれ車両アース５１８に接続されるため、パイロット信号ＣＰＬＴの電位は規定の電位Ｖ（３）にさらに低下する。

図２５は、特許文献１に開示された充電システムにおいてＣＰＵ５２０の動作を示すフローチャートである。ステップＳ１００にて、ＣＰＵ５２０は、パイロット信号ＣＰＬＴの電位ＶＬ（１）が、電位Ｖ（０）から初期電位Ｖ（１）に変化したか否かを判断する。初期電位Ｖ（１）に変化すると（ステップＳ１００にてＹＥＳ）、ステップＳ１０２にて、ＣＰＵ５２０は、充電システムの立ち上げを開始する。たとえば、前述のＳ１００の処理をＣＰＵ５１２が行なった場合には、ＣＰＵ５１４を起動する指令を、ＣＰＵ５１２がＣＰＵ５１４に送信する。

次に、ステップＳ１０４にて、ＣＰＵ５２０は、充電システムの立ち上げが完了したか否かを判断する。たとえば、前述のステップＳ１０２の起動指令に対する応答信号をＣＰＵ５１４からＣＰＵ５１２が受信した場合に、ＣＰＵ５２０は充電システムの立ち上げが完了したと判断する。次に、ステップＳ１０６にて、ＣＰＵ５２０は、スイッチＳＷ（２）をオンする制御信号をスイッチＳＷ（２）に送信する。次に、ステップＳ１０８にて、ＣＰＵ５２０は、充電準備を開始する。たとえば、ＣＰＵ５２０は、蓄電装置のＳＯＣ（State Of Charge）やパイロット信号ＣＰＬＴのデューティから検出される定格電流などに基づいて、充電ケーブル３００からの充電可否を判断し、充電可能であると判断した場合に、外部電源から蓄電装置に至る経路に設けられたコンバータおよびインバータを作動可能状態で待機させる。

次に、ステップＳ１１０にて、ＣＰＵ５２０は、充電準備が完了したか否かを判断する。充電準備が完了したと判断されると（ステップＳ１１０にてＹＥＳ）、ステップＳ１１２にて、ＣＰＵ５２０は、スイッチＳＷ（１）をオンする制御信号をスイッチＳＷ（１）に送信する。次に、ステップＳ１１４にて、ＣＰＵ５２０は、充電経路上のリレースイッチをオンして、充電を開始する。ステップＳ１１６にて、ＣＰＵ５２０は、充電が終了したか否かを判断する。充電が終了したと判断されると（ステップＳ１１６にてＹＥＳ）、ステップＳ１１８にて、ＣＰＵ５２０は、スイッチＳＷ（１），ＳＷ（２）をオフする制御信号をそれぞれに送信する。

上記説明したＣＰＵ５２０の動作に基づくパイロット信号ＣＰＬＴの変化について、図２４を参照して説明する。時刻Ｔ（１）で、ユーザが充電ケーブル３００を外部電源の電源コンセント４００に接続すると、電源４０２からの電力がコントロールパイロット回路３３４に供給され、パイロット信号ＣＰＬＴの電位は、図２４に示すように、Ｖ（０）（０ボルト）から初期電位Ｖ（１）に上昇する。時刻Ｔ（２）で、ユーザが充電ケーブル３００を車両の充電インレット２７０に接続すると、パイロット信号ＣＰＬＴが車両側のコントロールパイロット線Ｌ（１）に入力される。

仮に、充電システムのＥＣＵ１７０が有する抵抗回路５０２にスイッチＳＷ（２）が設けられていない構成であると、プルダウン抵抗素子Ｒ（３）が車両アース５１８に常時接続された状態であるため、充電ケーブル３００が車両に接続された時刻Ｔ（２）で、パイロット信号ＣＰＬＴは初期電位Ｖ（１）から発振電位Ｖ（２）に低下し、充電ケーブル３００の発振器６０２が、パイロット信号ＣＰＬＴを発振させてしまう（図２４の一点鎖線Ｂ参照）。しかし、特許文献１の充電システムでは、プルダウン抵抗素子Ｒ（３）と車両アース５１８との間にスイッチＳＷ（２）が設けられ、充電ケーブル３００は車両に接続されているが充電は行なわれていない状態においては、スイッチＳＷ（２）をオフし、プルダウン抵抗素子Ｒ（３）と車両アース５１８とが非接続状態となるようにした。

これにより、図２４の実線Ａに示すように、時刻Ｔ（２）で充電ケーブル３００が車両に接続されても、パイロット信号ＣＰＬＴの電位が初期電位Ｖ（１）に保持される。このため、電位ＶＬ（１）がＶ（０）からＶ（１）に変化した場合に、充電ケーブル３００が車両に接続されたとＣＰＵ５２０が判断して、充電システムの立ち上げが開始される。

また、時刻Ｔ（３）で、充電システムの立ち上げが完了し、スイッチＳＷ（２）がオンされると、パイロット信号ＣＰＬＴの電位は発振電位Ｖ（２）に低下し、時刻Ｔ（４）でパイロット信号ＣＰＬＴの発振が開始され、充電準備が開始される。時刻Ｔ（５）で、充電準備が完了し、スイッチＳＷ（１）がオンされると、パイロット信号ＣＰＬＴの電位はさらに電位Ｖ（３）に低下する。これにより、充電ケーブル３００内のコネクタ３１０内のリレー３３２がオンされるとともに、車両側でも充電経路上のリレースイッチがオンされて充電が開始される。

日本国特開２００９−１７１７３３号公報 日本国特開２００９−１７１７１３号公報 日本国特開平９−１６３６１６号公報

上記説明した特許文献１の充電システムでは、時刻Ｔ（３）で充電システムの立ち上げが完了して、時刻Ｔ（５）で充電が開始されるまでの間、スイッチＳＷ（２）は常にオン状態である。上述したように、ＣＰＵ５１４からの制御信号により電源５１６からスイッチＳＷ（２）に電力が供給されると、スイッチＳＷ（２）はオンされ、当該電力供給が遮断されるとスイッチＳＷ（２）はオフされる。したがって、時刻Ｔ（３）から時刻Ｔ（５）までの充電待機中は、スイッチＳＷ（２）をオン状態に保つための電力が消費される。

当該充電システムでは、ユーザが充電ケーブル３００を車両に接続した状態において、無条件で電力が供給されるとは限らない。例えば、外部電源装置側のタイマー予約による深夜電力を利用した充電に適用される場合は、外部電源装置の電力供給の準備が整うまで車両側は充電待機の状態となる。また、多数の外部電源装置が併設されている電源系統において電力負荷の調整を行う場合も、同様に車両側は充電待機の状態となる。

このため、図２４に示した時刻Ｔ（３）で充電システムの立ち上げが完了してから外部電源側のタイマーに設定された時刻Ｔ（５）に達し、外部電源装置の電力供給の準備が整うまでの間（充電待機中）は、車両に設けられた電源５１６の電力が消費される。また、この間（充電待機中）は、少なくともＣＰＵ５１４を動作させておくための電力も必要である。

このように、外部電源側のタイマーによる充電予約は、車両に搭載された電源を消耗してしまう。当該電源は車両全体の制御を行うＥＣＵ等によっても用いられるため、当該電源の残容量が所定レベル未満に低下してしまうとＥＣＵを起動できないといった状況が起こり得る。

車両に搭載された電源の消耗を防ぐため、車両の充電システムを一旦スリープさせ、車両側に設けたタイマーにより充電システムを再起動させる方法も考えられる。しかしながら、充電システムがスリープ中はスイッチＳＷ（２）がオフされてしまうため、外部電源装置は充電ケーブル３００を車両に接続した状態である事を検出できない。外部電源装置側のタイマーにより予約充電を開始するタイミングと、充電システムが起動してスイッチＳＷ（２）がオンしているタイミングが合致しなければ、充電が開始されないという不具合が生じる。また、車両側に設けるタイマー設定を短時間にして充電開始できる機会を増やすと、頻繁に充電システムが再起動されることとなるため、電源の消耗は防止できない。

特許文献３には、イグニッションスイッチや充電スイッチ、エアコンのオン操作等、高電圧バッテリの残容量を増減させる操作が行われた際に発生されたパルス信号を起動要求パルスとして出力し、当該起動要求パルスに応答して、車両に搭載されたバッテリの監視に係るシステムを起動する構成が示されている。しかし、パルス信号が継続して発生すると起動要求パルスが出力され続ける。このとき、バッテリへの給電が終了してシステムをスリープさせようとしても、継続して出力される起動要求パルスによりシステムが再起動されるため、バッテリの消耗を防止できない。

本発明の目的は、充電待機中の車両における消費電力を低減可能で、かつ、安定して充電を開始できる充電制御装置及び充電システムを提供することである。

上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の発明の充電制御装置は、外部電源装置（例えば、実施の形態での外部電源装置１）から電力ケーブル（例えば、実施の形態での充電ケーブル２）を介して供給される制御信号（例えば、実施の形態でのパイロット信号ＣＰＬ）により車両内部に設けられた蓄電器（例えば、実施の形態での高圧電池１１）の充電を制御する充電制御装置（例えば、実施の形態での充電制御装置２１）であって、前記外部電源装置の電力供給準備が整うと前記外部電源装置は前記制御信号を無発振状態から発振状態へ切り替える充電制御装置において、前記蓄電器の充電制御を行う制御部（例えば、実施の形態での制御部４５）と、該制御部を起動する起動部（例えば、実施の形態での起動部４７）と、を前記車両内部に備え、前記制御部は、前記制御信号の電位を変更し、前記起動部は、前記電力ケーブルを介して前記外部電源装置から入力された前記制御信号が発振状態か無発振状態かを判断して、発振状態判定信号を出力する発振状態判断部（例えば、実施の形態での発振状態判断部５１）と、前記発振状態判定信号が無発振を示す状態から発振を示す状態に切り替わると、前記制御部を起動するための起動信号を発生する起動信号発生部（例えば、実施の形態での起動信号発生部５３）と、を有することを特徴としている。

さらに、請求項２に記載の発明の充電制御装置では、前記発振状態判断部は、前記制御信号のパルス数が所定数以上になると、前記発振状態判定信号を、無発振を示す状態から発振を示す状態に切り替えることを特徴としている。

さらに、請求項３に記載の発明の充電制御装置では、前記発振状態判断部は、所定期間の間の前記制御信号のパルス数を累積するパルス積分部（例えば、実施の形態での積分器６３）と、前記パルス積分部の累積数と基準値を比較して、前記累積数が前記基準値以上になったときに、前記発振状態判定信号を、無発振を示す状態から発振を示す状態に切り替える比較部（例えば、実施の形態での比較器６５）と、を有することを特徴としている。

さらに、請求項４に記載の発明の充電制御装置では、前記発振状態判断部は、前記制御信号をパルス幅が一定の周期信号に変換するパルス幅固定変換部（例えば、実施の形態でのパルス幅固定変換部６１）を有し、前記パルス積分部は、前記パルス幅固定変換部によって一定のパルス幅に変換された制御信号のパルス数を累積することを特徴としている。

さらに、請求項５に記載の発明の充電制御装置では、前記発振状態判断部は、前記制御信号を分周する分周部（例えば、実施の形態での分周回路７１）を有し、前記パルス積分部は、前記分周部によって分周された制御信号のパルス数を累積することを特徴としている。

さらに、請求項６に記載の発明の充電制御装置では、前記パルス積分部は、パルスが入力されるとカウント値を上げ、パルスの入力が停止するとカウント値を下げるカウント回路で構成されることを特徴としている。

さらに、請求項７に記載の発明の充電制御装置では、前記制御部は、前記起動信号発生部が前記起動信号の発生を中止するためのクリア信号を出力することを特徴としている。

さらに、請求項８に記載の発明の充電制御装置では、前記起動信号発生部は、前記クリア信号に応じて前記起動信号の発生を中止した後に、前記発振状態判定信号が発振を示す状態のままであっても、前記起動信号の発生を中止した状態を維持することを特徴としている。

さらに、請求項９に記載の発明の充電制御装置では、前記外部電源装置から入力された前記制御信号を変換して定電圧振幅に安定化するバッファ回路部（例えば、実施の形態でのバッファ回路４３）を備え、前記発振状態判断部には、前記バッファ回路部によって定電圧振幅安定化された制御信号が入力されることを特徴としている。

さらに、請求項１０に記載の発明の充電システムでは、外部電源装置（例えば、実施の形態での外部電源装置１）から電力ケーブル（例えば、実施の形態での充電ケーブル２）を介して供給される電力により車両内部に設けられた蓄電器（例えば、実施の形態での高圧電池１１）を充電する充電システムであって、前記外部電源装置は、前記車両内部に設けられた充電制御装置を起動するための制御信号（例えば、実施の形態でのパイロット信号ＣＰＬ）として発振信号又は無発振信号のいずれかを出力する信号出力部（例えば、実施の形態での１２Ｖ電源３５及び発振回路３７）と、電力供給の準備が整うと前記制御信号を無発振信号から発振信号に切り替える切替制御部（例えば、実施の形態での切替スイッチ３９及び制御回路３１）と、を備え、前記充電制御装置は、前記蓄電器の充電制御を行う制御部（例えば、実施の形態での制御部４５）と、該制御部を起動する起動部（例えば、実施の形態での起動部４７）と、を備え、前記制御部は、前記制御信号の電位を変更し、前記起動部は、前記電力ケーブルを介して前記外部電源装置から入力された前記制御信号が発振状態か無発振状態かを判断して、発振状態判定信号を出力する発振状態判断部（例えば、実施の形態での発振状態判断部５１）と、前記発振状態判定信号が無発振を示す状態から発振を示す状態に切り替わると、前記制御部を起動するための起動信号を発生する起動信号発生部（例えば、実施の形態での起動信号発生部５３）と、を有することを特徴としている。

請求項１〜９に記載の発明の充電制御装置及び請求項１０に記載の充電システムによれば、外部電源側の時間予約により充電待機中の車両における消費電力を低減でき、安定して充電を開始できる。

請求項８に記載の発明の充電制御装置によれば、クリア信号に応じて起動信号の発生を中止した後に発振状態判定信号が発振を示す状態のままであっても、起動信号発生部は起動信号を出力しないため、制御部は再起動されない。したがって、充電終了後に蓄電器の電力を制御部が消耗してしまうことがない。

充電システムを構成する車両及び外部電源装置を示すブロック図 外部電源装置１及び充電制御装置２１の内部構成を示す図 起動部４７が起動信号ＩＮＴを出力するための条件を含む、パイロット信号ＣＰＬの状態と起動信号ＩＮＴの状態の関係を示す図 第１の実施形態の起動部４７の内部構成を示す図 第１の実施形態における車両の充電制御装置２１が有する制御部４５を起動する際の、パイロット信号ＣＰＬ及び起動信号ＩＮＴ等のタイミングチャート 第２の実施形態の起動部４７の内部構成を示す図 パルス幅固定変換部６１の具体的な回路構成を示す図 図７に示したパルス幅固定変換部６１の回路における各電圧のグラフ 図７に示したパルス幅固定変換部６１の回路における各電圧のグラフ 積分器６３の具体的な回路構成を示す図 積分器６３の具体的な回路構成を示す図 積分器６３の出力信号と比較器６５の出力信号の一例を示す図 第２の実施形態における車両の充電制御装置２１が有する制御部４５を起動する際の、パイロット信号ＣＰＬ及び起動信号ＩＮＴ等のタイミングチャート 第３の実施形態の起動部４７の内部構成を示す図 分周回路７１の具体的な回路構成を示す図 第３の実施形態の起動部４７における各信号のグラフを示す図 第３の実施形態における車両の充電制御装置２１が有する制御部４５を起動する際の、パイロット信号ＣＰＬ及び起動信号ＩＮＴ等のタイミングチャート 第４の実施形態の起動部４７の内部構成を示す図 カウント回路８１、比較器６５及びＤ−ＦＦ６７の一体回路構成を示す図 第４の実施形態の起動部４７における各信号のグラフ 第４の実施形態における車両の充電制御装置２１が有する制御部４５を起動する際の、パイロット信号ＣＰＬ及び起動信号ＩＮＴ等のタイミングチャート 特許文献１に開示されたプラグインハイブリッド車の充電システムに関する部分の概略構成図 図２２に示された充電システムをより詳細に説明するための図 図２２及び図２３に示されたパイロット信号ＣＰＬＴのタイミングチャートの一例 特許文献１に開示された充電システムにおいてＣＰＵ５２０の動作を示すフローチャート

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１は、充電システムを構成する車両及び外部電源装置を示すブロック図である。図１に示す充電システムを構成する車両は、商用交流電源等に接続された外部電源装置１から充電ケーブル２を経由して供給される電力により蓄電器を充電可能なプラグインタイプのＥＶ（Electrical Vehicle）やＨＥＶ（Hybrid Electrical Vehicle）である。蓄電器を充電する際、充電ケーブル２が車両の充電コネクタ３に接続される。

図１に示すように、車両は、高圧電池１１と、低圧電池１３と、ＡＣ／ＤＣ変換器１５と、ＤＣ／ＤＣ変換器１７と、車両メインスイッチ１９と、充電制御装置２１とを備える。なお、上記説明した蓄電器の充電とは、高圧電池１１の充電である。

高圧電池１１は、例えば１００〜２００Ｖといった直流の高電圧を出力する高圧電池１１である。低圧電池１３は、例えば１２Ｖといった直流の低電圧を出力する低圧電池１３である。高圧電池１１の出力は、車両の駆動源としてのモータ（図示せず）に供給される。また、低圧電池１３の出力は、充電制御装置２１及び車両全体の制御を行うＥＣＵ等のコントローラに供給される。

ＡＣ／ＤＣ変換器１５は、外部電源装置１からの交流電圧を直流電圧に変換して、高圧電池１１に供給する。ＤＣ／ＤＣ変換器１７は、高圧電池１１の出力電圧を降圧して、低圧電池１３に供給する。車両メインスイッチ１９は、車両を始動するためのイグニッションスイッチであるか、充電制御装置２１によって制御されイグニッションスイッチをバイパスするバイパス装置である。

充電制御装置２１は、外部電源装置１からの電力による高圧電池１１の充電を制御する。充電制御装置２１は、イグニッションスイッチがオフの状態であっても、例えば外部電源装置１からのパイロット信号ＣＰＬにより起動し、バイパス装置をオンすると低圧電池１３と通電して駆動する。充電ケーブル２が車両の充電コネクタ３に接続されると、外部電源装置１がＡＣ／ＤＣ変換器１５に接続されると共に充電制御装置２１にも接続される。したがって、本実施形態の充電制御装置２１は、イグニッションスイッチがオフ状態のときであっても、外部電源装置１からのパイロット信号ＣＰＬに応じて起動して、外部電源装置１からの電力供給によって駆動できる。（特許文献３参照）

図２は、外部電源装置１及び充電制御装置２１の内部構成を示す図である。図２に示すように、外部電源装置１は、制御回路３１と、メインスイッチ３３と、１２Ｖ電源３５と、発振回路３７と、切替スイッチ３９とを有する。制御回路３１は、図示しないタイマーを内蔵し、当該タイマーに設定された時刻になると切替スイッチ３９を制御する。また、制御回路３１は、パイロット信号ＣＰＬの電位に応じて、メインスイッチ３３をオンオフ制御する。

メインスイッチ３３は、ＡＣプラグ４を介して接続された商用交流電源等からの電力の伝送経路上に設けられている。１２Ｖ電源３５は、１２Ｖの直流電圧の信号を出力する。発振回路３７は、発振信号を出力する。切替スイッチ３９は、充電制御装置２１に入力するパイロット信号ＣＰＬを、１２Ｖの直流電圧の信号（無発振信号）及び発振信号のいずれかに切り替える。

図２に示すように、充電制御装置２１は、入力回路４１と、バッファ回路４３と、制御部４５と、起動部４７とを有する。入力回路４１は、パイロット信号ＣＰＬが伝送されるコントロールパイロット線Ｌ１上に設けられた逆流防止のためのダイオードＤ１と、抵抗Ｒ２，Ｒ３と、スイッチＳ１とを有する。抵抗Ｒ３は、コントロールパイロット線Ｌ１とグランドの間に設けられている。また、抵抗Ｒ２及びスイッチＳ１は、抵抗Ｒ３と並列にコントロールパイロット線Ｌ１とグランドの間に設けられ、直列接続されている。スイッチＳ１は、制御部４５によってオンオフ制御される。

バッファ回路４３は、入力回路４１から出力されたパイロット信号ＣＰＬを変換して定電圧振幅に安定化する。制御部４５は、入力回路４１が有するスイッチＳ１のオンオフ制御、起動部４７に出力するクリア信号ＣＬＲの生成、ＡＣ／ＤＣ変換器１５をスイッチング制御することによる高圧電池１１の充電制御、及び高圧電池１１の蓄電状態（ＳＯＣ等）の監視を行う。制御部４５は、後述する起動信号ＩＮＴが入力されると起動する。

起動部４７は、パイロット信号ＣＰＬの発振状態に応じて、起動信号ＩＮＴを出力する。起動信号ＩＮＴは、動作していない制御部４５を起動するための信号であり、制御部４５に入力される。図３は、起動部４７が起動信号ＩＮＴを出力するための条件を含む、パイロット信号ＣＰＬの状態と起動信号ＩＮＴの状態の関係を示す図である。なお、図３中の左矢印（←）は、起動信号ＩＮＴの状態が前状態と変わらないことを示す。図３に点線で示したように、起動部４７は、パイロット信号ＣＰＬが無発振状態から発振状態に変化すると、起動信号ＩＮＴを出力する。

図４は、第１の実施形態の起動部４７の内部構成を示す図である。図４に示すように、第１の実施形態の起動部４７は、発振状態判断部５１と、起動信号発生部５３とを有する。発振状態判断部５１は、バッファ回路４３によって定電圧振幅安定化されたパイロット信号ＣＰＬが発振状態か否かを判断する。パイロット信号ＣＰＬが発振状態のとき、発振状態判断部５１は、発振状態であることを示す信号を起動信号発生部５３に出力する。起動信号発生部５３は、無入力状態のときにパイロット信号ＣＰＬが発振状態であることを示す信号が入力されると、起動信号ＩＮＴを出力する。なお、起動信号発生部５３は、制御部４５からクリア信号ＣＬＲが入力されると、起動信号ＩＮＴの出力を中止する。よって、パイロット信号ＣＰＬの発振状態が継続していても起動信号ＩＮＴを消去することができ、充電システムを停止できる。

図５は、第１の実施形態における車両の充電制御装置２１が有する制御部４５を起動する際の、パイロット信号ＣＰＬ及び起動信号ＩＮＴ等のタイミングチャートである。なお、図５の符号ａ〜ｇによって示された各信号は、図４に示した同符号が示すライン上の信号を示す。

外部電源装置１の制御回路３１に設定された時刻になると、制御回路３１は、切替スイッチ３９を発振回路３７側に切り替える。その結果、図５に示すように、パイロット信号ＣＰＬ（信号ａ）が無発振状態から発振状態に変化する。このとき、起動部４７の発振状態判断部５１は、バッファ回路４３によってパイロット信号ＣＰＬが定電圧振幅安定化された信号ｂに基づいて、パイロット信号ＣＰＬが発振状態であることを示す論理状態がＨ（ハイ）の信号ｅを出力する。起動部４７の起動信号発生部５３は、信号ｅが入力されたため、起動信号ＩＮＴ（信号ｆ）を出力する。当該起動信号ＩＮＴによって制御部４５は起動される。

起動された制御部４５は、入力回路４１のスイッチＳ１をオン制御する。その結果、図５に示されたように、パイロット信号ＣＰＬ（信号ａ）の電位が低下する。外部電源装置１の制御回路３１は、パイロット信号ＣＰＬ（信号ａ）の電位低下を検出すると、メインスイッチ３３をオン制御する。このため、高圧電池１１の充電が開始される。

高圧電池１１が所望の蓄電状態になったため制御部４５がスイッチＳ１をオフ制御すると、図５に示されたように、パイロット信号ＣＰＬ（信号ａ）の電位は上がる。このとき、外部電源装置１の制御回路３１は、メインスイッチ３３をオフ制御するため、電力の供給が停止し、高圧電池１１の充電は終了する。その際にパイロット信号ＣＰＬ（信号ａ）が発振状態を継続していても、制御部４５が、起動部４７にクリア信号ＣＬＲ（信号ｇ）を入力することで、起動部４７は起動信号ＩＮＴ（信号ｆ）の出力を中止することができる。このとき制御部４５は停止するため、車両に搭載した電源の消耗を防止できる。

なお、図５に示すように、パイロット信号ＣＰＬ（信号ａ）が発振状態を継続していれば信号ｅの論理状態はＨ（ハイ）のまま変化しないが、上述したように、起動部４７にクリア信号ＣＬＲ（信号ｇ）が入力されると起動信号ＩＮＴ（信号ｆ）の出力は中止される。その後、図３に二点鎖線で示したようにパイロット信号ＣＰＬ（信号ａ）が発振状態のまま変わらないときも、図３に一点鎖線で示したようにパイロット信号ＣＰＬ（信号ａ）が発振状態から無発振状態に変化しても、起動信号ＩＮＴ（信号ｆ）の状態は前状態と変わらない。このため、パイロット信号ＣＰＬ（信号ａ）が発振状態を継続しているために信号ｅの論理状態がＨ（ハイ）のままであっても、起動部４７は起動信号ＩＮＴ（信号ｆ）を出力せず、制御部４５は再起動されない。したがって、高圧電池１１の充電終了後に、車両に搭載した電源を制御部４５が消耗してしまうことがない。

以上説明したように、本実施形態によれば、車両が備える高圧電池１１の充電を外部電源装置１に設定されたタイマー予約によって行うとき、充電待機中、車両の充電制御装置２１は低圧電池１３の電力を消費しない。このように、低圧電池１３から充電制御装置２１に電力が供給されていない状態であっても、設定された時刻になると、外部電源装置１から出力されているパイロット信号ＣＰＬが発振状態になる。このため、充電制御装置２１の起動部４７によって制御部４５が起動され、高圧電池１１の充電が開始される。また、充電終了と共に制御部４５を停止することで、車両に搭載した電源の消耗を防止できる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態が第１の実施形態と異なる点は、車両の充電制御装置が有する起動部の構成である。この点以外は第１の実施形態と同様であり、第１の実施形態と共通する構成要素に関しては説明を簡略化又は省略する。

図６は、第２の実施形態の起動部４７の内部構成を示す図である。図４に示すように、第２の実施形態の起動部４７は、パルス幅固定変換部６１と、積分器６３と、比較器６５と、Ｄフリップフロップ（Ｄ−ＦＦ）６７とを有する。パルス幅固定変換部６１は、バッファ回路４３によって定電圧振幅安定化されたパイロット信号ＣＰＬを、パルス幅が一定の周期信号に変換する。図７にパルス幅固定変換部６１の具体的な回路構成を示す。また、図８及び図９に、図７に示したパルス幅固定変換部６１の回路における各電圧のグラフを示す。

積分器６３は、所定期間のパルス幅固定変換部６１から出力された周期信号のパルス数を累積する。なお、積分器６３が出力する信号の電圧は、累積パルス数を示す。図１０及び図１１に積分器６３の具体的な回路構成を示す。比較器６５は、積分器６３から出力された信号の電圧（以下「パルス累積電圧」という）と基準電圧を比較して、パルス累積電圧が基準電圧以上になると論理状態がＨ（ハイ）の信号を出力する。図１２に積分器６３の出力信号と比較器６５の出力信号の一例を示す。

Ｄ−ＦＦ６７には、クロック信号として比較器６５の出力信号が入力される。また、Ｄ−ＦＦ６７は、クロック信号として入力された比較器６５の出力信号が立ち上がると起動信号ＩＮＴを出力する。なお、制御部４５から出力されたクリア信号ＣＬＲはＤ−ＦＦ６７のクリア端子に入力される。Ｄ−ＦＦ６７は、クリア端子にクリア信号ＣＬＲが入力されると、起動信号ＩＮＴの出力を中止する。

図１３は、第２の実施形態における車両の充電制御装置２１が有する制御部４５を起動する際の、パイロット信号ＣＰＬ及び起動信号ＩＮＴ等のタイミングチャートである。なお、図１３の符号ａ〜ｇによって示された各信号は、図６に示した同符号が示すライン上の信号を示す。

外部電源装置１の制御回路３１に設定された時刻になると、制御回路３１は、切替スイッチ３９を発振回路３７側に切り替える。その結果、図１３に示すように、パイロット信号ＣＰＬ（信号ａ）が無発振状態から発振状態に変化する。このとき、起動部４７のパルス幅固定変換部６１は、バッファ回路４３によってパイロット信号ＣＰＬが定電圧振幅安定化された信号ｂを、パルス幅が一定の周期信号（信号ｃ）に変換する。

積分器６３は、所定期間の間に信号ｃのパルス数を累積した値に相当するパルス累積電圧の信号ｄを出力する。比較器６５は、信号ｄの電圧（パルス累積電圧）が基準電圧以上になると論理状態がＨ（ハイ）の信号ｅを出力する。Ｄ−ＦＦ６７は、比較器６５から出力された信号ｅが立ち上がると起動信号ＩＮＴ（信号ｆ）を出力する。当該起動信号ＩＮＴによって制御部４５は起動される。

起動された制御部４５は、入力回路４１のスイッチＳ１をオン制御する。その結果、図１３に示されたように、パイロット信号ＣＰＬ（信号ａ）の電位が低下する。外部電源装置１の制御回路３１は、パイロット信号ＣＰＬ（信号ａ）の電位低下を検出すると、メインスイッチ３３をオン制御する。このため、高圧電池１１の充電が開始される。

高圧電池１１が所望の蓄電状態になったため制御部４５がスイッチＳ１をオフ制御すると、図１３に示されたように、パイロット信号ＣＰＬ（信号ａ）の電位は上がる。このとき、外部電源装置１の制御回路３１は、メインスイッチ３３をオフ制御するため、電力の供給が停止し、高圧電池１１の充電は終了する。その際にパイロット信号ＣＰＬ（信号ａ）が発振状態を継続していても、制御部４５が、起動部４７にクリア信号ＣＬＲ（信号ｇ）を入力することで、起動部４７は起動信号ＩＮＴ（信号ｆ）の出力を中止することができる。このとき制御部４５は停止するため、車両に搭載した電源の消耗を防止できる。

なお、図１３に示すように、パイロット信号ＣＰＬ（信号ａ）が発振状態を継続していれば信号ｅの論理状態はＨ（ハイ）のまま変化しないが、上述したように、起動部４７にクリア信号ＣＬＲ（信号ｇ）が入力されると起動信号ＩＮＴ（信号ｆ）の出力は中止される。その後、図３に二点鎖線で示したようにパイロット信号ＣＰＬ（信号ａ）が発振状態のまま変わらないときも、図３に一点鎖線で示したようにパイロット信号ＣＰＬ（信号ａ）が発振状態から無発振状態に変化しても、起動信号ＩＮＴ（信号ｆ）の状態は前状態と変わらない。このため、パイロット信号ＣＰＬ（信号ａ）が発振状態を継続しているために信号ｅの論理状態がＨ（ハイ）のままであっても、起動部４７は起動信号ＩＮＴ（信号ｆ）を出力せず、制御部４５は再起動されない。したがって、高圧電池１１の充電終了後に、車両に搭載した電源を制御部４５が消耗してしまうことがない。

以上説明したように、本実施形態によっても、車両が備える高圧電池１１の充電を外部電源装置１に設定されたタイマー予約によって行うとき、充電待機中、車両の充電制御装置２１は低圧電池１３の電力を消費しない。また、設定された時刻になり、外部電源装置１から出力されるパイロット信号ＣＰＬが発振状態になると、パイロット信号ＣＰＬのパルス数が所定数に達した後に充電が開始される。このため、ノイズ等の影響を受けたパイロット信号ＣＰＬにより誤って充電が開始されることはない。

（第３の実施形態）
第３の実施形態が第２の実施形態と異なる点は、車両の充電制御装置が有する起動部の構成である。第３の実施形態では、第２の実施形態の起動部４７が有するパルス幅固定変換部６１の代わりに、分周回路が設けられている。この点以外は第２の実施形態と同様であり、第２の実施形態と共通する構成要素に関しては説明を簡略化又は省略する。

図１４は、第３の実施形態の起動部４７の内部構成を示す図である。第３の実施形態の起動部４７が有する分周回路７１は、バッファ回路４３によって定電圧振幅安定化されたパイロット信号ＣＰＬを分周して、パイロット信号ＣＰＬよりも周期が長いパルス幅が一定の周期信号を出力する。図１５に分周回路７１の具体的な回路構成を示す。なお、パイロット信号ＣＰＬの発振が停止したときには分周信号（信号ｃ）は論理状態がＨ（ハイ）かＬ（ロ−）のいずれかの状態で停止する。分周信号（信号ｃ）の論理状態がＨ（ハイ）の状態で停止したときに信号ｄの電圧（パルス累積電圧）を低くするためには、図１１に示すような積分器を用いることが望ましい。また、図１６に、第３の実施形態の起動部４７における各信号のグラフを示す。

図１７は、第３の実施形態における車両の充電制御装置２１が有する制御部４５を起動する際の、パイロット信号ＣＰＬ及び起動信号ＩＮＴ等のタイミングチャートである。なお、図１７の符号ａ〜ｇによって示された各信号は、図１４に示した同符号が示すライン上の信号を示す。

外部電源装置１の制御回路３１に設定された時刻になると、制御回路３１は、切替スイッチ３９を発振回路３７側に切り替える。その結果、図１７に示すように、パイロット信号ＣＰＬ（信号ａ）が無発振状態から発振状態に変化する。このとき、起動部４７の分周回路７１は、バッファ回路４３によってパイロット信号ＣＰＬが定電圧振幅安定化された信号ｂを分周して、パイロット信号ＣＰＬよりも周期が長いパルス幅が一定の周期信号（信号ｃ）を出力する。この後の信号及び工程は、図１３に示した第２の実施形態と同様である。

以上説明したように、本実施形態によっても、車両が備える高圧電池１１の充電を外部電源装置１に設定されたタイマー予約によって行うとき、充電待機中、車両の充電制御装置２１は低圧電池１３の電力を消費しない。また、設定された時刻になり、外部電源装置１から出力されるパイロット信号ＣＰＬが発振状態になると、分周された信号ｃのパルス数が所定数に達した後に充電が開始される。積分器６３は分周された信号ｃのパルス数を累積するため、当該積分器６３の処理能力は高い必要がない。

（第４の実施形態）
第４の実施形態が第２の実施形態と異なる点は、車両の充電制御装置が有する起動部の構成である。第４の実施形態では、第２の実施形態の起動部４７が有するパルス幅固定変換部６１及び積分器６３の代わりに、カウント回路が設けられている。この点以外は第２の実施形態と同様であり、第２の実施形態と共通する構成要素に関しては説明を簡略化又は省略する。

図１８は、第４の実施形態の起動部４７の内部構成を示す図である。第４の実施形態の起動部４７が有するカウント回路８１は、所定時間の間の、バッファ回路４３によって定電圧振幅安定化されたパイロット信号ＣＰＬのパルス数をカウントする。なお、カウント回路８１が出力する信号の電圧は、カウント値を示す。図１９に、カウント回路８１、比較器６５及びＤ−ＦＦ６７の一体回路構成を示す。なお、図１９に示した回路は、３ビットのカウンタによって構成されている。また、図２０に、第４の実施形態の起動部４７における各信号のグラフを示す。

図２１は、第４の実施形態における車両の充電制御装置２１が有する制御部４５を起動する際の、パイロット信号ＣＰＬ及び起動信号ＩＮＴ等のタイミングチャートである。なお、図２１の符号ａ〜ｇによって示された各信号は、図１８に示した同符号が示すライン上の信号を示す。

外部電源装置１の制御回路３１に設定された時刻になると、制御回路３１は、切替スイッチ３９を発振回路３７側に切り替える。その結果、図１７に示すように、パイロット信号ＣＰＬ（信号ａ）が無発振状態から発振状態に変化する。このとき、起動部４７のカウント回路８１は、バッファ回路４３によってパイロット信号ＣＰＬが定電圧振幅安定化された信号ｂのパルス数をカウントして、カウント値を示す信号ｄを出力する。比較器６５は、信号ｄが示すカウント値が基準数値以上になると論理状態がＨ（ハイ）の信号ｅを出力する。この後の信号及び工程は、図１３に示した第２の実施形態と同様である。なお、パイロット信号ＣＰＬ（信号ａ）が発振状態から無発振状態に変化した後、カウント回路８１が出力する信号ｄのカウント値は減少していき、比較器６５が出力する信号ｅの論理状態はＬになる。

以上説明したように、本実施形態によっても、車両が備える高圧電池１１の充電を外部電源装置１に設定されたタイマー予約によって行うとき、充電待機中、車両の充電制御装置２１は低圧電池１３の電力を消費しない。また、カウント回路８１は、パイロット信号ＣＰＬのパルス数をカウントするため、起動部４７は第２の実施形態や第３の実施形態のように積分器６３を有する必要がない。このため、起動部４７の構成を簡素化できる。

本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。

本出願は、2010年9月3日出願の日本特許出願（特願2010-198022）及び2010年12月14日出願の日本特許出願（特願2010-277990）、に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

１ 外部電源装置
２ 充電ケーブル
３ 充電コネクタ
１１ 高圧電池
１３ 低圧電池
１５ ＡＣ／ＤＣ変換器
１７ ＤＣ／ＤＣ変換器
１９ 車両メインスイッチ
２１ 充電制御装置
３１ 制御回路
３３ メインスイッチ
３５ １２Ｖ電源
３７ 発振回路
３９ 切替スイッチ
４１ 入力回路
４３ バッファ回路
４５ 制御部
４７ 起動部
５１ 発振状態判断部
５３ 起動信号発生部
６１ パルス幅固定変換部
６３ 積分器
６５ 比較器
６７ Ｄフリップフロップ（Ｄ−ＦＦ）
７１ 分周回路
８１ カウント回路

Claims (10)

1. 外部電源装置から電力ケーブルを介して供給される制御信号により車両内部に設けられた蓄電器の充電を制御する充電制御装置であって、前記外部電源装置の電力供給準備が整うと前記外部電源装置は前記制御信号を無発振状態から発振状態へ切り替える充電制御装置において、
   前記蓄電器の充電制御を行う制御部と、該制御部を起動する起動部と、を前記車両内部に備え、
   前記制御部は、前記制御信号の電位を変更し、
   前記起動部は、
   前記電力ケーブルを介して前記外部電源装置から入力された前記制御信号が発振状態か無発振状態かを判断して、発振状態判定信号を出力する発振状態判断部と、
   前記発振状態判定信号が無発振を示す状態から発振を示す状態に切り替わると、前記制御部を起動するための起動信号を発生する起動信号発生部と、
   を有することを特徴とする充電制御装置。
2. 請求項１に記載の充電制御装置であって、
   前記発振状態判断部は、前記制御信号のパルス数が所定数以上になると、前記発振状態判定信号を、無発振を示す状態から発振を示す状態に切り替えることを特徴とする充電制御装置。
3. 請求項２に記載の充電制御装置であって、
   前記発振状態判断部は、
   所定期間の間の前記制御信号のパルス数を累積するパルス積分部と、
   前記パルス積分部の累積数と基準値を比較して、前記累積数が前記基準値以上になったときに、前記発振状態判定信号を、無発振を示す状態から発振を示す状態に切り替える比較部と、
   を有することを特徴とする充電制御装置。
4. 請求項３に記載の充電制御装置であって、
   前記発振状態判断部は、
   前記制御信号をパルス幅が一定の周期信号に変換するパルス幅固定変換部を有し、
   前記パルス積分部は、前記パルス幅固定変換部によって一定のパルス幅に変換された制御信号のパルス数を累積することを特徴とする充電制御装置。
5. 請求項３に記載の充電制御装置であって、
   前記発振状態判断部は、
   前記制御信号を分周する分周部を有し、
   前記パルス積分部は、前記分周部によって分周された制御信号のパルス数を累積することを特徴とする充電制御装置。
6. 請求項３に記載の充電制御装置であって、
   前記パルス積分部は、パルスが入力されるとカウント値を上げ、パルスの入力が停止するとカウント値を下げるカウント回路で構成されることを特徴とする充電制御装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の充電制御装置であって、
   前記制御部は、前記起動信号発生部が前記起動信号の発生を中止するためのクリア信号を出力することを特徴とする充電制御装置。
8. 請求項７に記載の充電制御装置であって、
   前記起動信号発生部は、前記クリア信号に応じて前記起動信号の発生を中止した後に前記発振状態判定信号が発振を示す状態のままであっても、前記起動信号の発生を中止した状態を維持することを特徴とする充電制御装置。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の充電制御装置であって、
   前記外部電源装置から入力された前記制御信号を変換して定電圧振幅に安定化するバッファ回路部を備え、
   前記発振状態判断部には、前記バッファ回路部によって定電圧振幅安定化された制御信号が入力されることを特徴とする充電制御装置。
10. 外部電源装置から電力ケーブルを介して供給される電力により車両内部に設けられた蓄電器を充電する充電システムであって、
    前記外部電源装置は、
    前記車両内部に設けられた充電制御装置を起動するための制御信号として発振信号又は無発振信号のいずれかを出力する信号出力部と、
    電力供給の準備が整うと前記制御信号を無発振信号から発振信号に切り替える切替制御部と、を備え、
    前記充電制御装置は、
    前記蓄電器の充電制御を行う制御部と、該制御部を起動する起動部と、を備え、
    前記制御部は、前記制御信号の電位を変更し、
    前記起動部は、
    前記電力ケーブルを介して前記外部電源装置から入力された前記制御信号が発振状態か無発振状態かを判断して、発振状態判定信号を出力する発振状態判断部と、
    前記発振状態判定信号が無発振を示す状態から発振を示す状態に切り替わると、前記制御部を起動するための起動信号を発生する起動信号発生部と、
    を有することを特徴とする充電システム。

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