JP5947518B2

JP5947518B2 - 電子制御装置

Info

Publication number: JP5947518B2
Application number: JP2011231809A
Authority: JP
Inventors: 譲高嶋; 眞樹丹野; 山田　毅; 毅山田; 治樹梅谷; 慎一大保
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Keihin Corp
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; Keihin Corp
Priority date: 2011-10-21
Filing date: 2011-10-21
Publication date: 2016-07-06
Anticipated expiration: 2031-10-21
Also published as: JP2013090544A

Description

本発明は、電子制御装置に関する。

近年では、電気自動車やプラグインハイブリッド車など、外部電源によって充電可能な車両（以下、このような車両をプラグイン車両と総称する）の実用化が進んでいる。プラグイン車両と外部電源との接続には、ＣＣＩＤ(Charge Circuit Interrupt Device)と呼ばれる制御ユニットを備えた専用の充電ケーブルが使用される。

このような充電ケーブルとプラグイン車両間のインターフェイスに関する規格は、米国の「ＳＡＥ(Electric Vehicle Conductive Charge Coupler)規格」や日本の「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（日本電動車両規格）」にて定められている。これらの規格で定められているプラグイン車両の充電手順は、およそ以下の通りである。

まず、充電ケーブルのＣＣＩＤは、コントロールパイロット信号（以下、パイロット信号と略す）をプラグイン車両に搭載された充電制御用のＥＣＵ(Electric Control Unit)へ送信し、このパイロット信号の電圧が初期値Ｖ１（例えば１２Ｖ）からＶ２（例えば９Ｖ）に変化した時に、充電ケーブルがプラグイン車両に接続されたと判断する。
次に、充電ケーブルのＣＣＩＤは、電源設備（外部電源及び充電ケーブル）の定格電流に応じたデューティ比でパイロット信号を送信することにより、プラグイン車両のＥＣＵに電源設備の定格電流を通知する。

次に、プラグイン車両のＥＣＵは、パイロット信号の電圧をＶ２からＶ３（例えば６Ｖ）に変化させることにより、充電準備完了を充電ケーブルのＣＣＩＤに通知する。
そして、充電ケーブルのＣＣＩＤは、パイロット信号の電圧がＶ２からＶ３に変化したことを検出すると、プラグイン車両側の充電準備が完了したと判断して、外部電源の電力をプラグイン車両側に給電するためのリレーをオンにする（つまり給電を開始する）。

このようにパイロット信号は、プラグイン車両の充電制御において必須の信号であり、パイロット信号の異常を検出することは極めて重要である。例えば下記特許文献１には、プラグイン車両側でパイロット信号の通信に用いられる制御線とグランド間をスイッチを介して接続し、このスイッチをオンにした時の制御線の電位変化に基づいて、プラグイン車両の充電口からＥＣＵまでのパイロット信号線の断線検出を行う技術が開示されている。

特開２００９−７１９８９号公報

上述したように、プラグイン車両のＥＣＵには、充電ケーブルのＣＣＩＤから送信されるパイロット信号の電圧を段階的に変化させるためのパイロット電圧設定回路が設けられている。このパイロット電圧設定回路は、ＥＣＵ内のパイロット信号線とグランド間に接続された、プルダウン抵抗とスイッチング素子との直列回路であることが一般的である。ＥＣＵ内のプロセッサが、パイロット信号の電圧を変化させる場合に、パイロット電圧設定回路のスイッチング素子をオンにする。
このパイロット電圧設定回路のスイッチング素子が故障すると、パイロット信号の電圧を変化させることができなくなるため、スイッチング素子の故障を診断するための回路が必要となるが、上記特許文献１ではそのような回路は開示されていない。

また、上記特許文献１の技術では、パイロット信号線をグランドに接続させるスイッチを設け、このスイッチをオンにした時にパイロット信号線の電位がグランドレベルに降下すれば、パイロット信号線が正常（断線無し）であると判断する。しかしながら、パイロット信号線が地絡していた場合にもパイロット信号線の電位はグランドレベルとなるため、実際にはパイロット信号線に異常が発生しているにも関わらず、パイロット信号線は正常であると誤判断してしまう虞がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、パイロット信号を段階的に変化させるためのパイロット電圧設定回路に設けられたスイッチング素子の故障、及び断線及び地絡を含むパイロット信号線の異常を診断することの可能な電子制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では、電子制御装置に係る第１の解決手段として、外部電源によって充電可能な車両に搭載され、前記車両が充電ケーブルを介して前記外部電源に接続された場合に、前記充電ケーブルから電力給電に先立ってパイロット信号を受信する電子制御装置であって、前記車両に設けられた充電ケーブル接続部から延在し、前記パイロット信号の通信に用いられるパイロット信号線に接続される外部入力端子と、前記充電ケーブル接続部から分岐して延在し、前記充電ケーブル接続部にて前記パイロット信号線と接続された異常診断線に接続される外部出力端子と、前記外部入力端子を介して入力される前記パイロット信号に基づいて充電制御に必要な処理を行うプロセッサと、前記外部入力端子から前記プロセッサに至る制御線とグランド間に接続された、プルダウン抵抗とスイッチング素子との直列回路からなるパイロット電圧設定回路と、前記プロセッサによる制御に応じて、前記外部出力端子を介して前記異常診断線に異常診断用電圧を供給する第１の診断電圧供給回路と、前記プロセッサによる制御に応じて、前記制御線に前記スイッチング素子の故障診断用電圧を供給する第２の診断電圧供給回路と、前記プルダウン抵抗と前記スイッチング素子に接続され、前記スイッチング素子及び前記パイロット信号線の診断結果として出力する診断回路と、を備え、前記プロセッサは、前記スイッチング素子の故障診断処理として、前記第２の診断電圧供給回路を制御して前記制御線に前記故障診断用電圧を供給させながら、前記スイッチング素子をオンオフさせた時に得られる前記診断回路の出力信号に基づいて前記スイッチング素子の故障の有無を判断した後、前記パイロット信号線の異常診断処理として、前記スイッチング素子をオフに維持した状態で、前記第１の診断電圧供給回路を制御して前記異常診断線に前記異常診断用電圧を供給させた時に得られる前記診断回路の出力信号に基づいて前記パイロット信号線の異常の有無を判断する、という手段を採用する。

また、本発明では、電子制御装置に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記プロセッサは、前記スイッチング素子の故障診断処理として、前記第２の診断電圧供給回路を制御して前記制御線に一定電圧の前記故障診断用電圧を供給させながら、前記スイッチング素子をオンオフさせた時に得られる前記診断回路の出力信号のレベルに基づいて前記スイッチング素子の故障の有無を判断した後、前記パイロット信号線の異常診断処理として、前記スイッチング素子をオフに維持した状態で、前記第１の診断電圧供給回路を制御して前記異常診断線に一定電圧の前記異常診断用電圧を供給させた時に得られる前記診断回路の出力信号のレベルに基づいて前記パイロット信号線の異常の有無を判断する、という手段を採用する。

また、本発明では、電子制御装置に係る第３の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記プロセッサは、前記スイッチング素子の故障診断処理として、前記第２の診断電圧供給回路を制御して前記制御線に所定周波数のパルス状の前記故障診断用電圧を供給させながら、前記スイッチング素子をオンオフさせた時に得られる前記診断回路の出力信号のエッジに基づいて前記スイッチング素子の故障の有無を判断した後、前記パイロット信号線の異常診断処理として、前記スイッチング素子をオフに維持した状態で、前記第１の診断電圧供給回路を制御して前記異常診断線に所定周波数のパルス状の前記異常診断用電圧を供給させた時に得られる前記診断回路の出力信号のエッジに基づいて前記パイロット信号線の異常の有無を判断する、という手段を採用する。

また、本発明では、電子制御装置に係る第４の解決手段として、上記第１〜第３のいずれかの解決手段において、前記プロセッサは、前記車両に前記充電ケーブルが接続されていない時に前記スイッチング素子の故障診断処理及び前記パイロット信号線の異常診断処理を実施する、という手段を採用する。

また、本発明では、電子制御装置に係る第５の解決手段として、上記第１〜第４のいずれかの解決手段において、前記診断回路は、反転入力端子に前記プルダウン抵抗と前記スイッチング素子の接続点電圧が入力され、非反転入力端子に前記参照電圧が入力されるコンパレータを備える、という手段を採用する。

本発明によれば、前記第２の診断電圧供給回路を制御して前記制御線に故障診断用電圧を供給させながら、パイロット電圧設定回路のスイッチング素子をオンオフさせた時に得られる診断回路の出力信号に基づいて前記スイッチング素子の故障の有無を判断するので、パイロット信号を段階的に変化させるためのパイロット電圧設定回路に設けられたスイッチング素子の故障を診断することが可能となる。
また、本発明によれば、前記スイッチング素子をオフに維持した状態で、前記第１の診断電圧供給回路を制御して異常診断線に異常診断用電圧を供給させた時に得られる診断回路の出力信号に基づいて前記パイロット信号線の異常の有無を判断する。ここで、診断回路は、パイロット信号線に断線或いは地絡が発生していれば異常を示す信号を出力するので、断線及び地絡を含むパイロット信号線の異常を診断することが可能となる。

本実施形態に係る車両充電システムの概略構成図である。プラグイン車両３に搭載された充電制御用ＥＣＵ３３の内部構成図である。車両充電システムの充電動作を表すタイミングチャートである。充電制御用ＥＣＵ３３による第１のスイッチング素子１０４ｂ及びパイロット信号線Ｌ１の診断動作を表すタイミングチャートである。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態に係る車両充電システムの概略構成図である。この図１に示すように、本実施形態に係る車両充電システムは、外部電源１と、充電ケーブル２と、プラグイン車両３とから構成されている。外部電源１は、例えば家屋に設けられたアース端子付の電源コンセント１１と、この電源コンセント１１に単相交流電力を供給するＡＣ電源（商用電源）１２とから構成されている。

充電ケーブル２は、２本の給電線２１、２２と、グランド線２３と、パイロット線２４と、プラグ２５と、ケーブル側カプラ２６と、ＣＣＩＤ２７とから構成されている。給電線２１、２２及びグランド線２３のそれぞれは、一端がプラグ２５に接続され、他端がケーブル側カプラ２６に接続されている。パイロット線２４は、一端がＣＣＩＤ２７（詳細にはパイロット回路２７ｃ）に接続され、他端がケーブル側カプラ２６に接続されている。

プラグ２５が電源コンセント１１に接続されることにより、給電線２１、２２の一端がＡＣ電源１２に接続されると共に、グランド線２３の一端が外部電源１側のグランドに接続される。また、ケーブル側カプラ２６がプラグイン車両３の車両側カプラ３１に接続されることにより、給電線２１、２２の他端がプラグイン車両３のバッテリチャージャ３２に接続されると共に、グランド線２３及びパイロット線２４の他端がプラグイン車両３の充電制御用ＥＣＵ３３に接続される。

ＣＣＩＤ２７は、給電線２１、２２及びグランド線２３の途中に設けられた制御ユニットであり、給電線２１、２２の途中に介挿されたリレー２７ａ、２７ｂと、パイロット線２４を介してパイロット信号ＣＰＬをプラグイン車両３の充電制御用ＥＣＵ３３へ送信すると共に、上記リレー２７ａ、２７ｂのオンオフ制御を行うパイロット回路２７ｃとを備えている。なお、パイロット回路２７ｃは、給電線２１、２２及びグランド線２３と接続されており、給電線２１、２２から電源電圧を、グランド線２３からグランド電圧を得る。

プラグイン車両３は、電気自動車やプラグインハイブリッド車など、外部電源１によって充電可能な車両であり、車両側カプラ３１、バッテリチャージャ３２及び充電制御用ＥＣＵ３３を備えている。車両側カプラ３１に充電ケーブル２のケーブル側カプラ２６が接続されることにより、給電線２１、２２とバッテリチャージャ３２が接続され、グランド線２３及びパイロット線２４と充電制御用ＥＣＵ３３が接続される。

バッテリチャージャ３２は、充電制御用ＥＣＵ３３による制御の下、充電ケーブル２（給電線２１、２２）を介して外部電源１から供給される単相交流電力を直流電力に変換し、当該直流電力によってプラグイン車両３に搭載された駆動用バッテリ（図示省略）を充電する充電回路である。充電制御用ＥＣＵ３３は、プラグイン車両３が充電ケーブル２を介して外部電源１に接続された場合に、充電ケーブル２から電力給電に先立ってパイロット信号ＣＰＬを受信し、このパイロット信号ＣＰＬに基づいて駆動用バッテリの充電制御を行う電子制御装置である。

なお、この充電制御用ＥＣＵ３３は、プラグイン車両３に設けられた車両側カプラ３１（充電ケーブル接続部）から延在し、パイロット信号ＣＰＬの通信に用いられるパイロット信号線Ｌ１に接続される外部入力端子３３ａと、同じく車両側カプラ３１から分岐して延在し、車両側カプラ３１内にてパイロット信号線Ｌ１と接続された異常診断線Ｌ２に接続される外部出力端子３３ｂとを備えている。

図２は、充電制御用ＥＣＵ３３の内部構成図である。この図２に示すように、充電制御用ＥＣＵ３３は、アバランシェダイオード１０１、第１のダイオード１０２、第１のプルダウン抵抗１０３、パイロット電圧設定回路１０４、入力バッファ１０５、第１の診断電圧供給回路１０６、第２の診断電圧供給回路１０７、診断回路１０８及びＣＰＵ１０９を備えている。

アバランシェダイオード１０１は、一端が外部入力端子３３ａに接続され、他端がグランドに接続されており、外部入力端子３３ａを介して入力されるパイロット信号ＣＰＬの電圧（外部入力端子３３ａとグランド間の電圧）をＶ１（例えば１２Ｖ）以下に保つ役割を担っている。

第１のダイオード１０２は、アノード端子が外部入力端子３３ａに接続され、カソード端子が第１のプルダウン抵抗１０３の一端に接続されており、パイロット信号ＣＰＬの＋側の信号のみを通過させる役割を担っている。第１のプルダウン抵抗１０３は、一端が第１のダイオード１０２のカソード端子に接続され、他端がグランドに接続されており、パイロット信号ＣＰＬの＋側の電圧（つまり第１のダイオード１０２のカソード端子とグランド間の電圧）をＶ１からＶ２（例えば９Ｖ）に変化させる役割を担っている。

パイロット電圧設定回路１０４は、ＣＰＵ１０９による制御の下、パイロット信号ＣＰＬの＋側の電圧を段階的に変化させる（Ｖ２からＶ３（例えば６Ｖ）に変化させる）回路であり、第２のプルダウン抵抗１０４ａと、例えばｎｐｎ型トランジスタである第１のスイッチング素子１０４ｂとから構成されている。

第２のプルダウン抵抗１０４ａは、一端が第１のダイオード１０２のカソード端子に接続され、他端が第１のスイッチング素子１０４ｂのコレクタ端子に接続されている。第１のスイッチング素子１０４ｂは、コレクタ端子が第１のプルダウン抵抗１０４ａの他端に接続され、エミッタ端子がグランドに接続され、ベース端子がＣＰＵ１０９の第１の制御信号出力ポートＣＴ１＿ＯＵＴに接続されている。この第１のスイッチング素子１０４ｂは、ＣＰＵ１０９の第１の制御信号出力ポートＣＴ１＿ＯＵＴからベース端子に出力される第１の制御信号ＣＴ１に応じてオンオフ状態が切替わる。

このように、パイロット電圧設定回路１０４は、外部入力端子３３ａからＣＰＵ１０９に至る制御線Ｌ３とグランド間に接続された、第２のプルダウン抵抗１０４ａと第１のスイッチング素子１０４ｂとの直列回路によって構成されており、第１のスイッチング素子１０４ｂがオン状態の時に第２のプルダウン抵抗１０４ａの他端がグランドに接続されて、パイロット信号ＣＰＬの＋側の電圧がＶ２からＶ３に変化する。

入力バッファ１０５は、入力端子が第１のダイオード１０２のカソード端子に接続され、出力端子がＣＰＵ１０９のパイロット信号入力ポートＩＮＴに接続されたバッファである。パイロット信号ＣＰＬは、この入力バッファ１０５を介してＣＰＵ１０９のパイロット信号入力ポートＩＮＴに入力される。

第１の診断電圧供給回路１０６は、ＣＰＵ１０９による制御に応じて、外部出力端子３３ｂを介して異常診断線Ｌ２にパイロット信号線Ｌ１の異常診断用電圧を供給する回路であり、例えばｎｐｎ型トランジスタである第２のスイッチング素子１０６ａと、ｐｎｐ型トランジスタである第３のスイッチング素子１０６ｂと、第２のダイオード１０６ｃと、３つの抵抗１０６ｄ、１０６ｅ、１０６ｆとから構成されている。

第２のスイッチング素子１０６ａは、コレクタ端子が抵抗１０６ｆを介して第３のスイッチング素子１０６ｂのベース端子に接続され、エミッタ端子がグランドに接続され、ベース端子がＣＰＵ１０９の第２の制御信号出力ポートＣＴ２＿ＯＵＴに接続されている。この第２のスイッチング素子１０６ａは、ＣＰＵ１０９の第２の制御信号出力ポートＣＴ２＿ＯＵＴからベース端子に出力される第２の制御信号ＣＴ２に応じてオンオフ状態が切替わる。

第３のスイッチング素子１０６ｂは、コレクタ端子が第２のダイオード１０６ｃを介して外部出力端子３３ｂに接続され、エミッタ端子が抵抗１０６ｄを介して電源線ＰＬ１に接続され、ベース端子が抵抗１０６ｆを介して第２のスイッチング素子１０６ａのコレクタ端子に接続されている。なお、充電制御用ＥＣＵ３３には、プラグイン車両３に駆動用バッテリとは別に搭載されている低圧バッテリからメイン電源電圧Ｖ_IGBが供給されており、上記の電源線ＰＬ１には、このメイン電源電圧Ｖ_IGBが印加されている。

第２のダイオード１０６ｃは、アノード端子が第３のスイッチング素子１０６ｂのコレクタ端子に接続され、カソード端子が外部出力端子３３ｂに接続されている。抵抗１０６ｄは、一端が電源線ＰＬ１に接続され、他端が第３のスイッチング素子１０６ｂのエミッタ端子に接続されている。抵抗１０６ｅは、一端が第３のスイッチング素子１０６ｂのエミッタ端子に接続され、他端が第３のスイッチング素子１０６ｂのベース端子に接続されている。抵抗１０６ｆは、一端が第３のスイッチング素子１０６ｂのベース端子に接続され、他端が第２のスイッチング素子１０６ａのコレクタ端子に接続されている。

このような構成の第１の診断電圧供給回路１０６によると、第２のスイッチング素子１０６ａがオン状態の時に、メイン電源電圧Ｖ_IGBが異常診断用電圧として外部出力端子３３ｂを介して異常診断線Ｌ２に供給される。

第２の診断電圧供給回路１０７は、ＣＰＵ１０９による制御に応じて、外部入力端子３３ａからＣＰＵ１０９に至る制御線Ｌ３に第１のスイッチング素子１０４ｂの故障診断用電圧を供給する回路であり、例えばｐｎｐ型トランジスタである第４のスイッチング素子１０７ａと、第３のダイオード１０７ｂと、２つの抵抗１０７ｃ、１０７ｄとから構成されている。

第４のスイッチング素子１０７ａは、エミッタ端子が電源線ＰＬ２に接続され、コレクタ端子が第３のダイオード１０７ｂを介して制御線Ｌ３（第１のダイオード１０２のカソード端子）に接続され、ベース端子が抵抗１０７ｃを介してＣＰＵ１０９の第３の制御信号出力ポートＣＴ３＿ＯＵＴに接続されている。この第４のスイッチング素子１０７ａは、ＣＰＵ１０９の第３の制御信号出力ポートＣＴ３＿ＯＵＴからベース端子に出力される第３の制御信号ＣＴ３に応じてオンオフ状態が切替わる。

なお、充電制御用ＥＣＵ３３には、プラグイン車両３に駆動用バッテリとは別に搭載されている低圧バッテリから供給されるメイン電源電圧Ｖ_IGBを降圧してサブ電源電圧Ｖ_REGを生成するレギュレータが内蔵されており、上記の電源線ＰＬ２には、このレギュレータから出力されるサブ電源電圧Ｖ_REGが印加されている。

第３のダイオード１０７ｂは、アノード端子が第４のスイッチング素子１０７ａのコレクタ端子に接続され、カソード端子が制御線Ｌに接続されている。抵抗１０７ｃは、一端が第４のスイッチング素子１０７ａのベース端子に接続され、他端がＣＰＵ１０９の第３の制御信号出力ポートＣＴ３＿ＯＵＴに接続されている。抵抗１０７ｄは、一端が第４のスイッチング素子１０７ａのエミッタ端子に接続され、他端が抵抗１０７ｃの他端に接続されている。

このような構成の第２の診断電圧供給回路１０７によると、第４のスイッチング素子１０７ａがオン状態の時に、サブ電源電圧Ｖ_REGが故障診断用電圧として制御線Ｌ３に供給される。

診断回路１０８は、パイロット電圧設定回路１０４における第２のプルダウン抵抗１０４ａと第１のスイッチング素子１０４ｂの接続点電圧Ｖ_CNと参照電圧Ｖ_REFとの比較結果を示す信号を第１のスイッチング素子１０４ｂ及びパイロット信号線Ｌ１の診断結果として出力する回路であり、３つの抵抗１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃと、コンデンサ１０８ｄと、コンパレータ１０８ｅとから構成されている。

抵抗１０８ａは、一端がパイロット電圧設定回路１０４における第２のプルダウン抵抗１０４ａと第１のスイッチング素子１０４ｂの接続点に接続され、他端がコンデンサ１０８ｄの一端及びコンパレータ１０８ｅの反転入力端子に接続されている。コンデンサ１０８ｄは、一端が抵抗１０８ａの他端及びコンパレータ１０８ｅの反転入力端子に接続され、他端がグランドに接続されている。これら抵抗１０８ａ及びコンデンサ１０８ｄは、コンパレータ１０８ｅの反転入力端子に入力される電圧（接続点電圧Ｖ_CN）のノイズ除去用フィルタとして機能する。

抵抗１０８ｂは、一端が電線線ＰＬ３に接続され、他端が抵抗１０８ｃの一端及びコンパレータ１０８ｅの非反転入力端子に接続されている。抵抗１０８ｃは、一端が抵抗１０８ｂの他端及びコンパレータ１０８ｅの非反転入力端子に接続され、他端がグランドに接続されている。

なお、充電制御用ＥＣＵ３３には、前述のレギュレータの他、サブ電源電圧Ｖ_REGをさらに降圧してサブ電源電圧Ｖ_ACC（例えば５Ｖ）を生成する５Ｖレギュレータが内蔵されており、上記の電源線ＰＬ３には、この５Ｖレギュレータから出力されるサブ電源電圧Ｖ_ACCが印加されている。つまり、抵抗１０８ｂの抵抗値をＲ１、抵抗１０８ｃの抵抗値をＲ２とすると、コンパレータ１０８ｅの非反転入力端子に入力される参照電圧Ｖ_REFは、Ｒ２・Ｖ_ACC／（Ｒ１＋Ｒ２）で表される。

コンパレータ１０８ｅは、反転入力端子に入力される接続点電圧Ｖ_CNと、非反転入力端子に入力される参照電圧Ｖ_REFとの大小比較を行い、その比較結果を示す信号（診断結果信号）ＣＲを第１のスイッチング素子１０４ｂ及びパイロット信号線Ｌ１の診断結果としてＣＰＵ１０９の診断結果信号入力ポートＣＲ＿ＩＮに出力する。具体的には、このコンパレータ１０８ｅは、接続点電圧Ｖ_CNが参照電圧Ｖ_REFより低い場合にハイレベルの診断結果信号ＣＲを出力し、接続点電圧Ｖ_CNが参照電圧Ｖ_REF以上の場合にローレベルの診断結果信号ＣＲを出力する。

ＣＰＵ１０９は、入力バッファ１０５を介してパイロット信号入力ポートＩＮＴに入力されるパイロット信号ＣＰＬに基づいて充電制御に必要な処理を行うと共に、パイロット電圧設定回路１０４を制御して（第１の制御信号ＣＴ１を出力して）、パイロット信号ＣＰＬの電圧を段階的に変化させるプロセッサである。

詳細は後述するが、このＣＰＵ１０９は、第１のスイッチング素子１０４ｂの故障診断処理として、第２の診断電圧供給回路１０７を制御して制御線Ｌ３に故障診断用電圧を供給させながら、第１のスイッチング素子１０４ｂをオンオフさせた時に得られる診断回路１０８の出力信号（診断結果信号ＣＲ）に基づいて第１のスイッチング素子１０４ｂの故障の有無を判断した後、パイロット信号線Ｌ１の異常診断処理として、第１のスイッチング素子１０４ｂをオフに維持した状態で、第１の診断電圧供給回路１０６を制御して異常診断線Ｌ２に異常診断用電圧を供給させた時に得られる診断回路１０８の出力信号に基づいてパイロット信号線Ｌ１の異常の有無を判断する機能を有している。

次に、上記のように構成された車両充電システムの動作について、図３のタイミングチャートを参照しながら説明する。
まず、図３中の時刻ｔ１において、充電ケーブル２のプラグ２５が外部電源１の電源コンセント１１に接続されたとすると、ＣＣＩＤ２７のパイロット回路２７ｃは、給電線２１、２２を介してＡＣ電源１２から電力供給を受けて起動し、パイロット線２４を介して電圧値Ｖ１（１２Ｖ）のパイロット信号ＣＰＬを出力する。この時点では、ＣＣＩＤ２７のリレー２７ａ、２７ｂはオフ状態となっており、充電制御用ＥＣＵ３３のＣＰＵ１０９はスリープ状態にある。

なお、図３に示すように、ＣＰＵ１０９がスリープ状態の時、ＣＰＵ１０９から出力される第１の制御信号ＣＴ１はローレベルであるので、パイロット電圧設定回路１０４の第１のスイッチング素子１０４ｂはオフ状態となる。

続いて、図３中の時刻ｔ２において、充電ケーブル２のケーブル側カプラ２６がプラグイン車両３の車両側カプラ３１に接続されたとすると、パイロット信号線Ｌ１を介して充電制御用ＥＣＵ３３の外部入力端子３３ａにパイロット信号ＣＰＬが入力されるが、第１のプルダウン抵抗１０３によってパイロット信号ＣＰＬの＋側の電圧（第１のダイオード１０２のカソード端子とグランド間の電圧）は、Ｖ１からＶ２（９Ｖ）に変化する。

ＣＣＩＤ２７のパイロット回路２７ｃは、上記のようなパイロット信号ＣＰＬの電圧変化（パイロット線２４の電圧変化）を検知すると、充電ケーブル２がプラグイン車両３に接続されたと判断し、図３中の時刻ｔ３から電源設備（外部電源１及び充電ケーブル２）の定格電流に応じたデューティ比でパイロット信号ＣＰＬを送信することにより、充電制御用ＥＣＵ３３に電源設備の定格電流を通知する。

そして、充電制御用ＥＣＵ３３のＣＰＵ１０９は、時刻ｔ３から一定時間後の時刻ｔ４にスリープ状態から起動すると、入力バッファ１０５を介して入力されるパイロット信号ＣＰＬのデューティ比を測定して電源設備の定格電流を把握した後、図３中の時刻５にハイレベルの第１の制御信号ＣＴ１を出力して第１のスイッチング素子１０４ｂをオン状態に切替え、パイロット信号ＣＰＬの電圧をＶ２からＶ３（６Ｖ）に変化させることにより、充電準備完了を充電ケーブル２のＣＣＩＤ２７に通知する。

ＣＣＩＤ２７のパイロット回路２７ｃは、パイロット信号ＣＰＬの電圧（パイロット線２４の電圧）がＶ２からＶ３に変化したことを検出すると、プラグイン車両３側の充電準備が完了したと判断して、外部電源１の交流電力をプラグイン車両１側に給電するためのリレー２７ａ、２７ｂをオンにする（つまり給電を開始する）。これにより、外部電源１から充電ケーブル２（給電線２１、２２）を介して、プラグイン車両３のバッテリチャージャ３２に交流電力が供給される。
そして、充電制御用ＥＣＵ３３のＣＰＵ１０９は、パイロット信号ＣＰＬのデューティ比から把握した電源設備の定格電流に基づいてバッテリチャージャ３２を制御することにより、駆動用バッテリの適切な充電制御を行う。

このように、パイロット信号ＣＰＬは、プラグイン車両３の充電制御において必須の信号であり、パイロット信号ＣＰＬの異常を検出することは極めて重要である。車両側カプラ３１と充電制御用ＥＣＵ３３とを結ぶパイロット信号線Ｌ１に断線及び地絡を含む異常が発生すると、パイロット信号ＣＰＬを充電制御用ＥＣＵ３３に送信できず、駆動用バッテリの充電制御を行うことができなくなる。また、パイロット電圧設定回路１０４の第１のスイッチング素子１０４ｂが故障すると、パイロット信号ＣＰＬの電圧をＶ２からＶ３に変化させることができなくなるため、充電ケーブル２からプラグイン車両３への給電が開始されないという不具合が生じる。

そこで、パイロット信号線Ｌ１の異常診断及び第１のスイッチング素子１０４ｂの故障診断を行うことが重要となる。本実施形態において、充電制御用ＥＣＵ３３のＣＰＵ１０９は、以下で説明する診断シーケンスに従って第１のスイッチング素子１０４ｂの故障診断処理を実施した後、パイロット信号線Ｌ１の異常診断処理を実施する。なお、以下では診断処理の例を２つ挙げるが、どちらの診断処理を採用しても良い。また、ＣＰＵ１０９は、各診断処理をプラグイン車両３に充電ケーブル２が接続されていない時（例えばプラグイン車両３の走行中）に実施する。この理由は、プラグイン車両３に充電ケーブル２が接続された状態で各診断処理を実施すると、上述した充電動作の妨げになるからである。

さらに、診断シーケンスとしては、最初に第１のスイッチング素子１０４ｂの故障診断処理を実施した後に、パイロット信号線Ｌ１の異常診断処理を実施することが重要である。なぜなら、以下で説明するように、パイロット信号線Ｌ１の異常診断処理は第１のスイッチング素子１０４ｂをオフに維持した状態で実施する必要があるため、第１のスイッチング素子１０４ｂが故障していると、正確にパイロット信号線Ｌ１の異常診断を実施できないからである。つまり、最初に第１のスイッチング素子１０４ｂの故障診断を行い、第１のスイッチング素子１０４ｂが正常であることが保証された上で、パイロット信号線Ｌ１の異常診断を行うのである。

＜診断処理の第１の例＞
まず、図４（ａ）のタイミングチャートを参照しながら、ＣＰＵ１０９が実施する各種診断処理の第１の例について説明する。
まず、ＣＰＵ１０９は、イニシャル処理として、第１の制御信号ＣＴ１及び第２の制御信号ＣＴ２をローレベルにセットし、第３の制御信号ＣＴ３をハイレベルにセットすることにより、第１のスイッチング素子１０４ｂ、第２のスイッチング素子１０６ａ及び第４のスイッチング素子１０７ａをオフ状態に制御する。この時、接続点電圧Ｖ_CNが参照電圧Ｖ_REFより低くなるため、コンパレータ１０８ｅからハイレベルの診断結果信号ＣＲが出力される。

続いて、ＣＰＵ１０９は、図４（ａ）中の時刻ｔ１１−ｔ１４の期間において、第３の制御信号ＣＴ３をローレベルにセットすることにより、第４のスイッチング素子１０７ａをオン状態に維持する。これにより、時刻ｔ１１−ｔ１４の期間では、第２の診断電圧供給回路１０７から制御線Ｌ３に一定電圧（サブ電源電圧Ｖ_REG）の故障診断用電圧が供給される。

続いて、ＣＰＵ１０９は、上記のように第２の診断電圧供給回路１０７を制御して制御線Ｌ３に一定電圧の故障診断用電圧を供給させながら、時刻ｔ１２に第１の制御信号ＣＴ１をハイレベルにセットすることで第１のスイッチング素子１０４ｂをオン状態に切替えた後、時刻ｔ１３に第１の制御信号ＣＴ１をローレベルにセットすることで第１のスイッチング素子１０４ｂをオフ状態に再度切替える。

これにより、第１のスイッチング素子１０４ｂが正常であれば、時刻ｔ１１−ｔ１２の期間では、接続点電圧Ｖ_CNが参照電圧Ｖ_REFより高くなるため、コンパレータ１０８ｅからローレベルの診断結果信号ＣＲが出力され、時刻ｔ１２−ｔ１３の期間では、接続点電圧Ｖ_CNが参照電圧Ｖ_REFより低くなるため、コンパレータ１０８ｅからハイレベルの診断結果信号ＣＲが出力され、時刻ｔ１３−ｔ１４の期間では、接続点電圧Ｖ_CNが参照電圧Ｖ_REFより高くなるため、コンパレータ１０８ｅからローレベルの診断結果信号ＣＲが出力される。

ＣＰＵ１０９は、上記のように第２の診断電圧供給回路１０７を制御して制御線Ｌ３に一定電圧の故障診断用電圧を供給させながら、第１のスイッチング素子１０４ｂをオンオフさせた時に得られる診断結果信号ＣＲのレベルに基づいて第１のスイッチング素子１０４ｂの故障の有無を判断する。

具体的には、ＣＰＵ１０９は、第４のスイッチング素子１０７ａをオンに維持した状態で、第１のスイッチング素子１０４ｂがオンの時に診断結果信号ＣＲのレベルがハイレベルであり、且つ第１のスイッチング素子１０４ｂがオフの時に診断結果信号ＣＲのレベルがローレベルであれば、第１のスイッチング素子１０４ｂが正常であると判断する。

また、ＣＰＵ１０９は、第４のスイッチング素子１０７ａをオンに維持した状態で、第１のスイッチング素子１０４ｂのオンオフに関係なく、診断結果信号ＣＲのレベルがハイレベルであれば、第１のスイッチング素子１０４ｂが故障（オン固着故障）していると判断し、第１のスイッチング素子１０４ｂのオンオフに関係なく、診断結果信号ＣＲのレベルがローレベルであれば、第１のスイッチング素子１０４ｂが故障（オフ固着故障）していると判断する。

次に、ＣＰＵ１０９は、図４（ａ）中の時刻ｔ１５以降、第２の制御信号ＣＴ２をハイレベルにセットすることにより、第２のスイッチング素子１０６ａをオン状態に切替える（第１のスイッチング素子１０４ｂ及び第４のスイッチング素子１０７ａはオフ状態を維持）。これにより、時刻ｔ１５以降、第１の診断電圧供給回路１０６から異常診断線Ｌ２に一定電圧（メイン電源電圧Ｖ_IGB）の異常診断用電圧が供給される。ここで、パイロット信号線Ｌ１が正常であれば（断線及び地絡が無ければ）、時刻ｔ１５以降、接続点電圧Ｖ_CNが参照電圧Ｖ_REFより高くなるため、コンパレータ１０８ｅからローレベルの診断結果信号ＣＲが出力される。

ＣＰＵ１０９は、上記のように第１のスイッチング素子１０４ｂをオフに維持した状態で、第１の診断電圧供給回路１０６を制御して異常診断線Ｌ２に一定電圧の異常診断用電圧を供給させた時に得られる診断結果信号ＣＲのレベルに基づいてパイロット信号線Ｌ１の異常の有無を判断する。

具体的には、ＣＰＵ１０９は、第１のスイッチング素子１０４ｂをオフに維持した状態で、異常診断線Ｌ２に一定電圧の異常診断用電圧を供給させた時に、診断結果信号ＣＲのレベルがローレベルであれば、パイロット信号線Ｌ１が正常であると判断し、診断結果信号ＣＲのレベルがハイレベルであれば、パイロット信号線Ｌ１に異常有り（断線或いは地絡有り）と判断する。

＜診断処理の第２の例＞
次に、図４（ｂ）のタイミングチャートを参照しながら、ＣＰＵ１０９が実施する各種診断処理の第２の例について説明する。
まず、ＣＰＵ１０９は、第１の例と同様に、イニシャル処理として、第１のスイッチング素子１０４ｂ、第２のスイッチング素子１０６ａ及び第４のスイッチング素子１０７ａをオフ状態に制御する。この時、コンパレータ１０８ｅからハイレベルの診断結果信号ＣＲが出力される。

続いて、ＣＰＵ１０９は、図４（ｂ）中の時刻ｔ２１−ｔ２２の期間において、一定周波数（例えば５００Ｈｚ、デューティ比は例えば５０％）のパルス状の第３の制御信号ＣＴ３を出力することにより、第４のスイッチング素子１０７ａをＰＷＭ制御する。これにより、時刻ｔ２１−ｔ２２の期間では、第２の診断電圧供給回路１０７から制御線Ｌ３に一定周波数のパルス状の故障診断用電圧（最大値はサブ電源電圧Ｖ_REGに等しい）が供給される。

このような時刻ｔ２１−ｔ２２の期間において、第１のスイッチング素子１０４ｂが正常であれば（正常にオフしていれば）、接続点電圧Ｖ_CNは故障診断用電圧と同一周波数で参照電圧Ｖ_REFを越えたり、下回ったりするので、コンパレータ１０８ｅから出力される診断結果信号ＣＲは故障診断用電圧と同一周波数でハイレベルとローレベルが切り替わる。つまり、第１のスイッチング素子１０４ｂが正常であれば、診断結果信号ＣＲにエッジが発生することになる。

続いて、ＣＰＵ１０９は、時刻ｔ２３に第１の制御信号ＣＴ１をハイレベルにセットすることで第１のスイッチング素子１０４ｂをオン状態に切替えた後、時刻ｔ２４−ｔ２５の期間において、再度、一定周波数のパルス状の第３の制御信号ＣＴ３を出力することにより、第４のスイッチング素子１０７ａをＰＷＭ制御する。これにより、時刻ｔ２１−ｔ２２の期間と同様に、時刻ｔ２４−ｔ２５の期間では、第２の診断電圧供給回路１０７から制御線Ｌ３に一定周波数のパルス状の故障診断用電圧が供給される。

このような時刻ｔ２４−ｔ２５の期間において、第１のスイッチング素子１０４ｂが正常であれば（正常にオンしていれば）、接続点電圧Ｖ_CNは常に参照電圧Ｖ_REFより低くなるので、コンパレータ１０８ｅから出力される診断結果信号ＣＲはハイレベルに維持される。つまり、第１のスイッチング素子１０４ｂが正常であれば、診断結果信号ＣＲにエッジは発生しない。

ＣＰＵ１０９は、上記のように第２の診断電圧供給回路１０７を制御して制御線Ｌ３に一定周波数のパルス状の故障診断用電圧を供給させながら、第１のスイッチング素子１０４ｂをオンオフさせた時に得られる診断結果信号ＣＲのエッジに基づいて第１のスイッチング素子１０４ｂの故障の有無を判断する。

具体的には、ＣＰＵ１０９は、第４のスイッチング素子１０７ａをＰＷＭ制御しながら、第１のスイッチング素子１０４ｂをオフにした時に、診断結果信号ＣＲのエッジを検出できれば第１のスイッチング素子１０４ｂが正常であると判断し、診断結果信号ＣＲのエッジを検出できなければ第１のスイッチング素子１０４ｂが故障（オン固着故障）していると判断する。

また、ＣＰＵ１０９は、第４のスイッチング素子１０７ａをＰＷＭ制御しながら、第１のスイッチング素子１０４ｂをオンにした時に、診断結果信号ＣＲのエッジを検出できなければ第１のスイッチング素子１０４ｂが正常であると判断し、診断結果信号ＣＲのエッジを検出できれば第１のスイッチング素子１０４ｂが故障（オフ固着故障）していると判断する。

次に、ＣＰＵ１０９は、図４（ｂ）中の時刻ｔ２６以降、一定周波数（例えば２Ｈｚ、デューティ比は例えば５０％）のパルス状の第２の制御信号ＣＴ２を出力することにより、第２のスイッチング素子１０６ａをＰＷＭ制御する（第１のスイッチング素子１０４ｂ及び第４のスイッチング素子１０７ａはオフ状態を維持）。これにより、時刻ｔ２６以降、第１の診断電圧供給回路１０６から異常診断線Ｌ２に第２の制御信号ＣＴ２と同一の周波数及びデューティ比を有するパルス状の異常診断用電圧（最大値はメイン電源電圧Ｖ_IGBに等しい）が供給される。

このような時刻ｔ２６以降において、パイロット信号線Ｌ１が正常であれば、接続点電圧Ｖ_CNは異常診断用電圧と同一周波数で参照電圧Ｖ_REFを越えたり、下回ったりするので、コンパレータ１０８ｅから出力される診断結果信号ＣＲは異常診断用電圧と同一周波数でハイレベルとローレベルが切り替わる。つまり、パイロット信号線Ｌ１が正常であれば、診断結果信号ＣＲにエッジが発生することになる。

ＣＰＵ１０９は、上記のように第１のスイッチング素子１０４ｂをオフに維持した状態で、第１の診断電圧供給回路１０６を制御して異常診断線Ｌ２に所定周波数のパルス状の異常診断用電圧を供給させた時に得られる診断結果信号ＣＲのエッジに基づいてパイロット信号線Ｌ１の異常の有無を判断する。

具体的には、ＣＰＵ１０９は、第１のスイッチング素子１０４ｂをオフに維持した状態で、異常診断線Ｌ２に所定周波数の異常診断用電圧を供給させた時に、診断結果信号ＣＲのエッジを検出できればパイロット信号線Ｌ１が正常であると判断し、診断結果信号ＣＲのエッジを検出できなければパイロット信号線Ｌ１に異常有りと判断する。

以上説明したように、本実施形態によれば、第２の診断電圧供給回路１０７を制御して制御線Ｌ３に故障診断用電圧を供給させながら、パイロット電圧設定回路１０４の第１のスイッチング素子１０４ｂをオンオフさせた時に得られる診断結果信号ＣＲに基づいて第１のスイッチング素子１０４ｂの故障の有無を判断するので、パイロット信号ＣＰＬを段階的に変化させるためのパイロット電圧設定回路１０４に設けられた第１のスイッチング素子１０４ｂの故障を診断することが可能となる。

また、本実施形態によれば、第１のスイッチング素子１０４ｂをオフに維持した状態で、第１の診断電圧供給回路１０６を制御して異常診断線Ｌ２に異常診断用電圧を供給させた時に得られる診断結果信号ＣＲに基づいてパイロット信号線Ｌ１の異常の有無を判断する。ここで、診断回路１０８は、パイロット信号線Ｌ１に断線或いは地絡が発生していれば異常を示す診断結果信号ＣＲを出力するので、断線及び地絡を含むパイロット信号線Ｌ１の異常を診断することが可能となる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されず、以下のような変形例が挙げられる。
例えば、上記実施形態では、充電ケーブル２をプラグイン車両３に接続した時点（図３中の時刻ｔ２）で、自動的にパイロット信号ＣＰＬの電圧がＶ１からＶ２に変化するような構成を採用したが、本発明はこれに限らず、充電ケーブル２をプラグイン車両３に接続した時点、つまり電圧値Ｖ１のパイロット信号ＣＰＬが充電制御用ＥＣＵ３３に入力された時にＣＰＵ１０９が起動し、ＣＰＵ１０９の制御によってパイロット信号ＣＰＬの電圧をＶ１からＶ２に変化させる構成を採用しても良い。

１・外部電源、２・充電ケーブル、３・プラグイン車両、３３・充電制御用ＥＣＵ（電子制御装置）、３３ａ・外部入力端子、３３ｂ・外部出力端子、１０４・パイロット電圧設定回路、１０６・第１の診断電圧供給回路、１０７・第２の診断電圧供給回路、１０８・診断回路、１０９・ＣＰＵ（プロセッサ）、Ｌ１・パイロット信号線、Ｌ２・異常診断線

Claims

外部電源によって充電可能な車両に搭載され、前記車両が充電ケーブルを介して前記外部電源に接続された場合に、前記充電ケーブルから電力給電に先立ってパイロット信号を受信する電子制御装置であって、
前記車両に設けられた充電ケーブル接続部から延在し、前記パイロット信号の通信に用いられるパイロット信号線に接続される外部入力端子と、
前記充電ケーブル接続部から分岐して延在し、前記充電ケーブル接続部にて前記パイロット信号線と接続された異常診断線に接続される外部出力端子と、
前記外部入力端子を介して入力される前記パイロット信号に基づいて充電制御に必要な処理を行うプロセッサと、
前記外部入力端子から前記プロセッサに至る制御線とグランドに接続された、プルダウン抵抗とスイッチング素子との直列回路からなるパイロット電圧設定回路と、
前記プロセッサによる制御に応じて、前記外部出力端子を介して前記異常診断線に異常診断用電圧を供給する第１の診断電圧供給回路と、
前記プロセッサによる制御に応じて、前記制御線に前記スイッチング素子の故障診断用電圧を供給する第２の診断電圧供給回路と、
前記プルダウン抵抗と前記スイッチング素子に接続され、前記スイッチング素子及び前記パイロット信号線の診断結果として出力する診断回路と、を備え、
前記プロセッサは、前記スイッチング素子の故障診断処理として、前記第２の診断電圧供給回路を制御して前記制御線に前記故障診断用電圧を供給させながら、前記スイッチング素子をオンオフさせた時に得られる前記診断回路の出力信号に基づいて前記スイッチング素子の故障の有無を判断した後、前記パイロット信号線の異常診断処理として、前記スイッチング素子をオフに維持した状態で、前記第１の診断電圧供給回路を制御して前記異常診断線に前記異常診断用電圧を供給させた時に得られる前記診断回路の出力信号に基づいて前記パイロット信号線の異常の有無を判断することを特徴とする電子制御装置。
前記スイッチング素子は、前記制御線に接続された前記プルダウン抵抗と前記グランドに接続され、
前記診断回路の入力は、前記プルダウン抵抗と前記スイッチング素子との間に接続されることを特徴とする請求項１に記載の電子制御装置。
前記外部出力端子は、前記外部入力端子とは別体に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の電子制御装置。
前記プロセッサは、前記スイッチング素子の故障診断処理として、前記第２の診断電圧供給回路を制御して前記制御線に一定電圧の前記故障診断用電圧を供給させながら、前記スイッチング素子をオンオフさせた時に得られる前記診断回路の出力信号のレベルに基づいて前記スイッチング素子の故障の有無を判断した後、前記パイロット信号線の異常診断処理として、前記スイッチング素子をオフに維持した状態で、前記第１の診断電圧供給回路を制御して前記異常診断線に一定電圧の前記異常診断用電圧を供給させた時に得られる前記診断回路の出力信号のレベルに基づいて前記パイロット信号線の異常の有無を判断することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電子制御装置。
前記プロセッサは、前記スイッチング素子の故障診断処理として、前記第２の診断電圧供給回路を制御して前記制御線に所定周波数のパルス状の前記故障診断用電圧を供給させながら、前記スイッチング素子をオンオフさせた時に得られる前記診断回路の出力信号のエッジに基づいて前記スイッチング素子の故障の有無を判断した後、前記パイロット信号線の異常診断処理として、前記スイッチング素子をオフに維持した状態で、前記第１の診断電圧供給回路を制御して前記異常診断線に所定周波数のパルス状の前記異常診断用電圧を供給させた時に得られる前記診断回路の出力信号のエッジに基づいて前記パイロット信号線の異常の有無を判断することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電子制御装置。
前記プロセッサは、前記車両に前記充電ケーブルが接続されていない時に前記スイッチング素子の故障診断処理及び前記パイロット信号線の異常診断処理を実施することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の電子制御装置。
前記診断回路は、反転入力端子に前記プルダウン抵抗と前記スイッチング素子の接続点電圧が入力され、非反転入力端子に参照電圧が入力されるコンパレータを備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の電子制御装置。