JP6583610B2 - 車両の充電システムの故障診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、車載電池を充電する車両の充電システムの故障診断技術に関する。

従来、電気自動車やプラグインハイブリッド車のように、充電ガンを接続し外部電源と車載充電器とを接続して、車両に搭載されている電池（バッテリ）を充電する車両では、車両電源オフ(イグニッションスイッチオフ)時においても充電可能とするために、充電ガンの車両への接続を検知して、車載充電器から充電開始信号を車両のコントロールユニットに出力し、当該コントロールユニットを起動させる起動回路が搭載されている。

そして、このように外部電源から充電する車両において、各種故障診断装置が提案されている。例えば特許文献１では、外部電源接続時と非接続時において、車両機器の各種故障診断の頻度を変更することで、車載電池の電力消費を抑えつつ故障診断の頻度を確保する。

特許第４５８６８８８号公報

ところで、上記のように充電開始する際にコントロールユニットを起動可能な車両には、車載充電器から充電開始信号を車両のコントロールユニットに出力するために、車載充電器とコントロールユニットとを接続する充電開始信号用回路が設けられている。
しかしながら、この充電開始信号用回路に断線、天絡、地絡が発生していると、充電開始信号が正確にコントロールユニットに入力せずに、充電が不能になる虞があるので、この充電開始信号用回路についての故障判定が要求されている。

本発明は、この様な問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、充電開始信号用回路の故障判定を可能とし信頼性を向上させる車両の充電システムの故障診断装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１の車両の故障診断装置では、車両に搭載された充電器に外部電源が接続されて車載電池を充電する車両の充電システムの故障診断装置であって、前記充電器が出力する充電開始信号を送信するための充電開始信号用回路と、前記充電開始信号用回路を介して前記充電器と接続され、前記充電開始信号が入力される制御部と、を備え、前記充電器は、前記車両のイグニッションスイッチオンに伴って起動した際、前記充電開始信号を一時的に出力するよう構成され、前記制御部は、前記充電開始信号用回路が故障であることを判定する故障判定部を有し、前記故障判定部は、前記車両のイグニッションスイッチオンに伴って前記制御部が起動した際、前記充電開始信号が入力されない場合に、前記充電開始信号用回路が故障であることを判定することを特徴とする。

また、好ましくは、前記制御部は、前記故障判定部による前記充電開始信号用回路の故障判定を規制する故障判定規制部を有し、前記故障判定規制部は、前記充電開始信号用回路の電源電圧が所定値以下の場合に、前記故障判定部による前記充電開始信号用回路の故障判定を規制するとよい。
また、好ましくは、前記充電開始信号用回路の電源電圧は、前記制御部のバックアップ電源から供給されるとよい。

また、好ましくは、前記故障判定部は、前記制御部に前記充電開始信号が入力しない場合には、前記充電開始信号用回路に断線、天絡または地絡のいずれかが発生した前記充電開始信号用回路の故障であると判定するとよい。

本願発明によれば、充電開始信号用回路を備えることで、充電器から制御部に充電開始を伝達することができる。そして、イグニッションスイッチオンに伴って制御部が起動した際に、制御部に充電開始信号が入力されない場合には、充電器から制御部に充電開始信号を出力する充電開始信号用回路が故障であると判定することができる。イグニッションスイッチオンする毎に充電開始信号用回路が故障判定されるので、故障判定の機会を増加させ、充電システムの信頼性を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る車両の充電システムの概略構成図である。 本発明の第１の実施形態における起動回路の構成を示す回路図である。 第１の実施形態でのイグニッションスイッチオフ時における充電ガン接続の際の、充電開始信号、コントロールユニット、ＥＶ電源リレー、車載充電器のオンオフのタイミングを示すタイミングチャートである。 第１の実施形態でのイグニッションスイッチオン時における充電開始信号、コントロールユニット、ＥＶ電源リレー、車載充電器のオンオフのタイミングを示すタイミングチャートである。 第１の実施形態の故障検知機能における判定例を示すタイミングチャートである。 第２の実施形態における起動回路の構成を示す回路図である。

以下、本発明の実施形態を図１〜５に基づき説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る車両の充電システムの概略構成図である。
本発明は、電気自動車やプラグインハイブリッド車のように、外部電源と接続して、車両に搭載されている走行駆動用バッテリ(車載電池)を充電する車両の充電システムに適用される。

本実施形態の車両は、車両の総合的な制御を行うコントロールユニット１（制御部（故障判定部、故障判定規制部を含む））と、車載充電器２（充電器）を備えている。
コントロールユニット１には、走行駆動用バッテリに対する充電（充電電流、充電電圧）を制御する充電制御機能が備えられる。
車載充電器２には、外部電源から電力を供給するための充電ガン３が接続可能になっている。

充電ガン３を接続することで、外部電源から充電ガン３を介して車載充電器２に供給された電力は、車両に搭載された図示しない走行駆動用バッテリに供給されて、当該走行駆動用バッテリを充電する。
更に、車載充電器２には、充電ガン３を接続したことを検出するスイッチ４が内蔵されている。

コントロールユニット１と車載充電器２とは、充電開始信号を送信するための充電開始信号用回路５が接続されている。車載充電器２は、車載充電器２に充電ガン３が接続されたときに、充電開始信号用回路５を介してコントロールユニット１に充電開始信号を出力する。
また、コントロールユニット１と車載充電器２とは、ＣＡＮ（Controller Area Network）６によって接続され、車両電源オン（イグニッションスイッチオン）時において当該ＣＡＮ６を介してコントロールユニット１と車載充電器２との間で各種制御信号の送受信が行われる。

また、車両には、コントロールユニット１等の各種車載機器の電源としてバッテリ７が搭載されている。バッテリ７は、車両に搭載されたＥＶ電源リレー８のリレースイッチ９を介してコントロールユニット１及び車載充電器２と接続されている。
ＥＶ電源リレー８のコイル１０は、コントロールユニット１のＭ端子と接続され、コントロールユニット１から出力した電流によって励磁し、リレースイッチ９をオンにする。

コントロールユニット１のＰ端子には、イグニッションスイッチ（ＩＧ・ＳＷ）１１が接続されており、イグニッションスイッチ１１のオン時、即ち車両電源オン時には、Ｐ端子、Ｍ端子を介して電流が流れＥＶ電源リレー８のコイル１０が励磁して、リレースイッチ９がオンになる。リレースイッチ９がオンになることで、バッテリ７とコントロールユニット１及び車載充電器２とが接続され、バッテリ７からコントロールユニット１の電源端子であるＬ端子及び車載充電器２に電力が供給される。

図２は、本発明の第１の実施形態における起動回路２０の構成を示す回路図である。
図２に示すように、コントロールユニット１には、例えばイグニッションオフ状態など、コントロールユニット１に電力が供給されない状態であっても、コントロールユニット１の記憶装置（ＲＡＭ）に記憶されたデータ等を維持するために、バックアップ電源回路２１（バックアップ電源）が備えられている。

バックアップ電源回路２１は、バッテリ７から常時電力が供給されている。
車両には、起動回路２０が備えられている。起動回路２０は、上述の車載充電器２内のスイッチ４、充電開始信号用回路５、ＥＶ電源リレー８、バックアップ電源回路２１と、コントロールユニット１内のトランジスタ２２とを有している。
バックアップ電源回路２１からトランジスタ２２のエミッタＥに電力が供給可能に接続されており、トランジスタ２２のベースＢは充電開始信号用回路５に接続されるＮ端子に接続され、トランジスタ２２のコレクタＣはＥＶ電源リレー８のコイル１０に接続されるＭ端子に接続されている。

また、トランジスタ２２のコレクタＣは、コントロールユニット１内の充電開始信号の入力を監視するモニタ回路２３に接続されている。
したがって、充電ガン３を車載充電器２に接続することで、スイッチ４がオンになると、バックアップ電源回路２１からトランジスタ２２のエミッタＥ、ベースＢ、充電開始信号用回路５、車載充電器２のスイッチ４を介して電流が流れる。これに伴い、トランジスタ２２のコレクタＣに接続されたＥＶ電源リレー８のコイル１０に電流が流れて、ＥＶ電源リレー８が励磁する。したがって、ＥＶ電源リレー８のリレースイッチ９がオンになり、バッテリ７からコントロールユニット１及び車載充電器２に電力が供給されて夫々起動する。また、充電開始信号用回路５に流れる電流によりコントロールユニット１に充電開始信号が出力され、充電開始がされたことを検出できる。

以上のような起動回路２０により、イグニッションスイッチ１１がオフであってコントロールユニット１及び車載充電器２が起動していなくとも、充電ガン３が接続されることで、コントロールユニット１及び車載充電器２を起動させ、充電ガン３を介して外部電源から走行駆動用バッテリの充電を行うことができる。
図３は、第１の実施形態でのイグニッションスイッチ１１オフ時における充電ガン３接続の際の、充電開始信号、コントロールユニット１、ＥＶ電源リレー８、車載充電器２のオンオフ(起動、停止)を示すタイミングチャートである。

図３に示すように、イグニッションスイッチ１１オフ時において、充電ガン３を接続すると、充電開始信号がオンとなり、ＥＶ電源リレー８がオンとなる。そして、コントロールユニット１及び車載充電器２が起動する。
更に、本実施形態では、コントロールユニット１に、充電開始信号用回路５の断線や天絡により、充電ガン３が接続しても充電不能となっている故障を検知する故障検知機能（故障判定部）が備えられている。

図４は、第１の実施形態でのイグニッションスイッチ１１オン時における充電開始信号、コントロールユニット１、ＥＶ電源リレー８、車載充電器２のオンオフ(起動、停止)のタイミングを示すタイミングチャートである。図５は第１の実施形態の故障検知機能における判定例を示すタイミングチャートであり、Ａ）が正常時、Ｂ）が異常時を示す。
故障検知機能は、イグニッションスイッチ１１オン時に行われる。

図４に示すように、イグニッションスイッチ１１がオンになると、ＥＶ電源リレー８がオンとなり、コントロールユニット１及び車載充電器２が起動する。そして、車載充電器２は、起動後に充電開始信号を一時的に（例えば数秒程度）オンにする（出力する）機能を有している。
したがって、充電開始信号用回路５の断線や天絡のない正常時には、図５（Ａ)に示すように、イグニッションスイッチ１１オン後に、充電開始信号が一時的にオンとなってコントロールユニット１に入力する。

一方で、充電開始信号用回路５が断線または天絡している場合は、充電開始信号用回路５とコントロールユニット１とを接続するＮ端子（図１、図２に示す）に電流が流れないため、イグニッションスイッチ１１オン後に、充電開始信号が一時的にオンとなっても、コントロールユニット１に充電開始信号は入力されない。
したがって、図５（Ｂ）に示すように、判定許可条件成立時（イグニッションスイッチ１１オン後の所定時間（例えば３秒程度以内等）に充電開始信号がオンにならない（コントロールユニット１に入力しない）場合には、コントロールユニット１は充電開始信号用回路５が断線または天絡していると判断する。なお、ここで言う天絡とは、例えば、充電開始信号用回路５が車両側のバックアップ電源回路２１に短絡した状態を言う。

更に、本実施形態では、コントロールユニット１はバックアップ電源回路２１の電圧（起動回路２０の電源電圧）を監視しており、バックアップ電源回路２１の電圧が所定値より低い場合には、上記充電開始信号用回路５の天絡/断線の判断を実行しないように規制する（故障判定規制部) 。この所定値は、起動回路２０において充電ガン３の接続を検出するスイッチ４のオン時にＥＶ電源リレー８が確実に励磁できるような電圧の下限値付近に設定すればよい。

以上のように、本実施形態では、イグニッションスイッチ１１をオンした際に車載充電器２から充電開始信号を一時的に出力させるようにしており、コントロールユニット１に充電開始信号が入力しない場合には、充電開始信号用回路５が故障であると判定することができる。このように、イグニッションスイッチ１１をオンする毎に充電開始信号用回路５が故障判定されるので、故障判定の機会を増加させ、充電システムの信頼性を向上させることができる。

更に、充電開始信号用回路５は、車載充電器２からコントロールユニット１に充電開始信号を出力するために、車載充電器２とコントロールユニット１とを接続する回路であるので、上記のように充電開始信号用回路５が故障であると判定した場合には、充電開始信号用回路５の断線または天絡があると詳細に判定することができる。
なお、本実施形態のような起動回路２０では、バックアップ電源回路２１の電圧が所定値以下の場合、充電開始信号用回路５や起動回路２０のその他の構成が正常であってもコントロールユニット１に充電開始信号が出力されず、充電開始信号用回路５が故障であると誤判定される虞がある。例えば、バックアップ電源回路２１には、車両出荷輸送時にバッテリ７の放電を抑制するために、着脱可能なヒューズ２５が設けられている。このヒューズ２５の接続が解除されている場合には、バックアップ電源回路２１の電圧が０となり、充電開始信号用回路５が故障であると判定されてしまう。

そこで、本実施形態では、バックアップ電源回路２１の出力電圧低下時に充電開始信号用回路５の故障検知機能の実行を規制するので、このような起動回路２０が故障であるとの誤判定を防止することができる。したがって、故障検知機能の信頼性を向上させることができる。
次に、本発明の第２の実施形態について図６に基づき説明する。

図６は、第２の実施形態における起動回路２０の構成を示す回路図である。図６において、図２に示す第１の実施形態の回路図と同じ機能を有する構成には同じ符号を付し、詳細な説明は図２における説明の対応する記載を参酌することとする。
図２に示す第１の実施形態の回路図では、上述したように、バックアップ電源回路２１がトランジスタ２２を介して充電開始信号用回路５に接続されるＮ端子に接続されると共に、ＥＶ電源リレー８のコイル１０に接続されるＭ端子に接続されている。一方、図６に示す回路図はトランジスタ２２を有さない。図６に示す回路図では、バックアップ電源回路２１がスイッチ４を介して充電開始信号用回路５に接続されており、この点で図２に示す回路図と異なっている。具体的には、図６に示すように、バックアップ電源回路２１の車両側とコントロールユニット１とを接続するＫ端子と、バックアップ電源回路２１に設けられたヒューズ２５との間の箇所において、スイッチ４を介して充電開始信号用回路５と接続されている。

第２の実施形態においても、図４に示すように、イグニッションスイッチ１１がオンになると、コントロールユニット１が起動する。そして、コントロールユニット１はＥＶ電源リレー８のコイル１０に電力を供給してオンにし、外部電源の接続有無にかかわらず車載充電器２を起動させる。車載充電器２は、起動した際に充電開始信号を一時的に（例えば数秒程度）オンにする。

したがって、図６に示す充電開始信号用回路５に断線や地絡がない正常時には、図５（Ａ)に示すように、イグニッションスイッチ１１オン後に、充電開始信号が一時的にオンとなってコントロールユニット１に入力する。
一方で、図６に示す充電開始信号用回路５が断線または地絡している場合は、充電開始信号用回路５とコントロールユニット１とを接続するＮ端子（図１、図６に示す）に電流が流れないため、イグニッションスイッチ１１オン後に、充電開始信号が一時的にオンとなっても、コントロールユニット１に充電開始信号は入力されない。

したがって、図５（Ｂ）に示すように、判定条件成立時（イグニッションスイッチ１１オン後の所定時間（例えば３秒程度以内等）に充電開始信号がオンにならない（コントロールユニット１に入力しない）場合には、コントロールユニット１は充電開始信号用回路５が断線または地絡していると判断する。なお、ここで言う地絡とは、例えば、充電開始信号用回路５が車体等にアースした状態を言う。

更に、第２の実施形態においても、コントロールユニット１はバックアップ電源回路２１の電圧（起動回路２０の電源電圧）を監視しており、バックアップ電源回路２１の電圧が所定値より低い場合には、上記充電開始信号用回路５の地絡/断線の判断を実行しないように規制する。
以上のように、第２の実施形態では、充電開始信号用回路５が故障であると判定した場合には、充電開始信号用回路５の断線または地絡があると詳細に判定することができ、上述した第１の実施形態と同様の効果を奏する。

以上で発明の実施形態の説明を終えるが、発明の形態は上述の各実施形態に限定されるものではない。
例えば、上述の各実施形態では、バックアップ電源回路２１を利用して、イグニッションスイッチ１１オフ時に充電ガン３を接続した際にＥＶ電源リレー８を励磁させているが、他の車載電源を用いてもよい。

また、上述の各実施形態では、充電制御をするコントロールユニット１が本発明の制御部に該当し、このコントロールユニット１に故障判定部、故障判定規制部が備えられているが、充電制御をするコントロールユニット１以外で車載充電器２と回路的に接続するユニットを、故障判定部、故障判定規制部を備える制御部として別に設けてもよい。

１ コントロールユニット（制御部、故障判定部、故障判定規制部）
２ 車載充電器（充電器）
３ 充電ガン（外部電源）
５ 充電開始信号用回路
１１ イグニッションスイッチ
２０ 起動回路
２１ バックアップ電源回路（バックアップ電源）

Claims (4)

1. 車両に搭載された充電器に外部電源が接続されて車載電池を充電する車両の充電システムの故障診断装置であって、
   前記充電器が出力する充電開始信号を送信するための充電開始信号用回路と、
   前記充電開始信号用回路を介して前記充電器と接続され、前記充電開始信号が入力される制御部と、を備え、
   前記充電器は、前記車両のイグニッションスイッチオンに伴って起動した際、前記充電開始信号を一時的に出力するよう構成され、
   前記制御部は、前記充電開始信号用回路が故障であることを判定する故障判定部を有し、
   前記故障判定部は、前記車両のイグニッションスイッチオンに伴って前記制御部が起動した際、前記充電開始信号が入力されない場合に、前記充電開始信号用回路が故障であることを判定することを特徴とする車両の充電システムの故障診断装置。
2. 前記制御部は、前記故障判定部による前記充電開始信号用回路の故障判定を規制する故障判定規制部を有し、
   前記故障判定規制部は、前記充電開始信号用回路の電源電圧が所定値以下の場合に、前記故障判定部による前記充電開始信号用回路の故障判定を規制することを特徴とする請求項１に記載の車両の充電システムの故障診断装置。
3. 前記充電開始信号用回路の電源電圧は、前記制御部のバックアップ電源から供給されることを特徴とする請求項２に記載の車両の充電システムの故障診断装置。
4. 前記故障判定部は、前記制御部に前記充電開始信号が入力しない場合には、前記充電開始信号用回路に断線、天絡または地絡のいずれかが発生した前記充電開始信号用回路の故障であると判定することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の車両の充電システムの故障診断装置。

Images