JP6642338B2 - 車両 - Google Patents

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Description

この発明は、車両に関し、特に、車両外部の充電装置から電力供給を受ける車両に関する。
特開2016−101032号公報(特許文献1)は、車両外部の充電装置から電力供給を受ける車両を開示する。この車両は、充電装置のコネクタを接続するためのインレットと、インレットの電圧を検知する電圧センサと、蓄電装置と、インレットと蓄電装置との間に接続されたリレーとを備える。この車両においては、車両外部の充電装置から供給される電力による蓄電装置の充電(以下「外部充電」とも称する。)が完了した後に、リレーの溶着診断が行なわれる。溶着診断は、たとえば、リレーの開放指示が出力された状態で、電圧センサが蓄電装置の電圧を検知するか否かに基づいて行なわれる。電圧センサによって蓄電装置の電圧が検知されると、リレーが閉固着していると判定され、車両の走行が禁止される(特許文献1参照)。
特開2016−101032号公報
しかしながら、上記特許文献1の方法によってリレーの溶着診断を行なう場合、たとえば車両において地絡が生じると、リレーが正常である(閉固着していない)にも拘わらず、地絡点を経由する閉回路を電流が流れることによって、電圧センサが電圧を検知する可能性がある。このような場合には、リレーが閉固着していると誤判定される。
この発明は、このような問題を解決するためになされたものであって、その目的は、リレーの閉固着の誤判定を防止できる車両を提供することである。
この発明に従う車両は、車両外部の充電装置から電力供給を受ける。車両は、インレットと、蓄電装置と、第1及び第2の電力線と、電圧センサと、第1及び第2のリレーと、制御装置とを備える。インレットは、充電装置のコネクタを接続するためのものである。第1及び第2の電力線は、インレットと蓄電装置とを接続する。電圧センサは、第1及び第2の電力線間に接続される。第1及び第2のリレーは、電圧センサと蓄電装置との間において、第1及び第2の電力線にそれぞれ接続されている。制御装置は、第1及び第2のリレーの両方を開放する指令を出力する第1の制御と、第1及び第2のリレーのうち一方のリレーを開放する指令を出力する第2の制御とを実行可能に構成されている。制御装置は、第1又は第2の電力線における地絡の発生に起因する信号を充電装置から受信するように構成されている。制御装置は、第1の制御の実行中に電圧センサによって電圧が検知された場合には、第1又は第2の電力線における地絡の発生に起因する信号の受信の有無にかかわらず、第1及び第2のリレーの両方が閉固着していると判定する。制御装置は、第2の制御の実行中に電圧センサによって電圧が検知され、かつ、地絡発生に起因する信号が受信されていない場合には、一方のリレーが閉固着していると判定する。制御装置は、第2の制御の実行中に電圧センサによって電圧が検知され、かつ、地絡発生に起因する信号が受信されている場合には、一方のリレーが閉固着していることの判定を非実行とする。
この車両においては、第2の制御の実行中に地絡発生に起因して電圧センサが電圧を検知したとしても、一方のリレーが閉固着していることの判定が非実行とされる。したがって、この車両によれば、リレーが正常であるにも拘わらず地絡に起因してリレーが閉固着していると誤判定することを防止することができる。
この発明によれば、リレーの閉固着の誤判定を防止できる車両を提供することができる。
車両を含む充電システムの全体構成図である。 充電リレーに異常が生じている可能性が高いか否かを判定する方法を説明するための図である。 車両において地絡が生じた場合に、充電リレーが正常であったとしても電圧センサが電圧を検知する例を説明するための図である。 DC急速充電スタンドにおいて地絡が検知された場合の処理手順を示すフローチャートである。 溶着診断の処理手順を示すフローチャートである。
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
[車両の構成]
図1は、本実施の形態に従う車両を含む充電システムの全体構成図である。図1を参照して、充電システム1は、車両100と、DC急速充電スタンド200と、充電ケーブル205と、交流電源300とを含む。
交流電源300は、たとえば系統電源である。DC急速充電スタンド200は、交流電源300から供給される交流電力に基づいて直流電力を生成する。車両100は、充電ケーブル205を介してDC急速充電スタンド200に接続可能である。車両100は、DC急速充電スタンド200に接続された状態で、DC急速充電スタンド200から直流電力の供給を受ける。
DC急速充電スタンド200は、AC/DC変換器230と、地絡検知装置215と、制御装置240とを含む。
AC/DC変換器230は、交流電源300から供給される交流電力を直流電力に変換する。AC/DC変換器230から出力された直流電力は、電力線PL1,NL1を介して車両100に供給される。
地絡検知装置215は、電力線PL1,NL1間に直列に接続された抵抗217,219を含む。抵抗217,219の抵抗値は同一である。地絡検知装置215は、さらに、電流センサ220を含む。電流センサ220の一端は抵抗217,219間の中性点NP1に接続され、他端は接地線61を介して接地されている。接地線61には、アース線60が接続されている。
DC急速充電スタンド200による車両100への電力供給中に給電経路(後述の電力線PL2,NL2を含む)で地絡が生じていない場合には、抵抗217,219に印加される電圧がバランスしているため、中性点NP1とアースとが同電位(0V)となる。その結果、電流センサ220に電流は流れない。一方、給電経路で地絡が生じている場合には、抵抗217,219に印加される電圧のバランスが崩れるため、電流センサ220に電流が流れる。したがって、制御装置240は、電流センサ220の検知結果EFIに基づいて、給電経路(たとえば、後述の電力線PL2,NL2)で地絡が生じているか否かを判定することができる。
制御装置240は、CPU(Central Processing Unit)、記憶装置、及び入出力バッファ(いずれも不図示)を含む。制御装置240は、各センサ等からの入力信号に応じて、DC急速充電スタンド200の動作を制御する。また、制御装置240は、CAN(Controller Area Network)通信線40を介して車両100(制御装置30(後述))とCAN通信することができる。なお、制御装置240による制御は、ソフトウェアにより実現されてもよいし、専用のハードウェア(電子回路)により実現されてもよい。
車両100は、蓄電装置2と、システムメインリレーSMR−B,SMR−Gと、電圧センサ12と、PCU(Power Control Unit)8と、モータジェネレータ10と、DCインレット14と、充電リレーDCR−B,DCR−Gと、制御装置30とを含む。
蓄電装置2は、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。蓄電装置2は、たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池あるいは鉛蓄電池等の二次電池や、電気二重層キャパシタ等の蓄電素子を含んで構成される。蓄電装置2は、充電リレーDCR−B,DCR−G及びシステムメインリレーSMR−B,SMR−Gを介してDCインレット14に接続されている。また、蓄電装置2は、システムメインリレーSMR−B,SMR−Gを介してPCU8に接続されている。
蓄電装置2は、車両100の駆動力を生成するための電力をPCU8に供給する。PCU8は、蓄電装置2から供給された電力を用いてモータジェネレータ10を駆動する。モータジェネレータ10は、車両100の駆動力を生成する。
システムメインリレーSMR−Bは、蓄電装置2の正極と電力線PL2との間に接続されている。システムメインリレーSMR−Gは、蓄電装置2の負極と電力線NL2との間に接続されている。システムメインリレーSMR−B,SMR−Gの両方が閉成されることによって、蓄電装置2とPCU8とは電気的に接続される。
DCインレット14は、充電ケーブル205のコネクタ210を接続可能に構成される。DCインレット14にコネクタ210が接続されると、CAN通信線4、電力線PL2,NL2及びアース線6と、CAN通信線40、電力線PL1,NL1及びアース線60とがそれぞれ電気的に導通する。なお、アース線6の一端は、車両100の筐体に接地されている。DCインレット14は、コネクタ210を介してDC急速充電スタンド200から電力供給を受ける。DCインレット14が受けた電力は、蓄電装置2の充電に用いられる。
充電リレーDCR−B,DCR−Gは、電圧センサ12と蓄電装置2との間において、電力線PL2,NL2にそれぞれ接続されている。システムメインリレーSMR−B,SMR−Gの両方が閉成されている状態で、さらに充電リレーDCR−G,DCR−Bの両方が閉成されることによって、DCインレット14と蓄電装置2とは電気的に接続される。システムメインリレーSMR−B,SMR−G、及び、充電リレーDCR−B,DCR−Gの少なくともいずれかが開放されることによって、DCインレット14と蓄電装置2とは電気的に遮断される。
制御装置30は、CPU、記憶装置、及び入出力バッファ(いずれも不図示)を含む。制御装置30は、各センサ等からの入力信号に応じて、車両100の動作を制御する。また、制御装置30は、CAN通信線4を介してDC急速充電スタンド200(制御装置240)とCAN通信することができる。なお、制御装置30による制御は、ソフトウェアにより実現されてもよいし、専用のハードウェア(電子回路)により実現されてもよい。
[溶着診断における誤判定防止]
充電リレーDCR−B,DCR−Gの両方において溶着(閉固着)が発生すると、意図しないタイミングで、DCインレット14に蓄電装置2の電圧が印加される可能性がある。システムメインリレーSMR−B,SMR−Gの両方が閉成されている状態において、充電リレーDCR−B,DCR−Gの両方が溶着すると、制御装置30により、充電リレーDCR−B,DCR−Gの開放指示が出されていたとしても、蓄電装置2とDCインレット14とが電気的に導通するためである。
そこで、車両100においては、たとえば、外部充電の完了後、充電リレーDCR−B,DCR−Gの溶着診断が行なわれる。溶着診断において、充電リレーDCR−B,DCR−Gの両方が溶着していると判定された場合には、たとえば、車両100の走行が禁止される。
溶着診断においては、まず、充電リレーDCR−B,DCR−Gに異常が生じている可能性が高いか否かの判定が行なわれ、その後、充電リレーDCR−B,DCR−Gが溶着しているか否かの判定が行なわれる。
図2は、溶着診断のうち、充電リレーDCR−B,DCR−Gに異常が生じている可能性が高いか否かを判定する方法を説明するための図である。図2を参照して、横軸は時間を示し、上方から順に、充電リレーDCR−Bの状態、充電リレーDCR−Gの状態、及び、電圧センサ12の検知結果を示す。なお、溶着診断中は、システムメインリレーSMR−B,SMR−Gの両方が閉成状態に制御される。
時刻t0〜t1において、制御装置30は、充電リレーDCR−B,DCR−Gの両方を開放状態にするための指令を出力する(第1の制御)。この場合に、充電リレーDCR−B,DCR−Gの両方が溶着しているとすると、電圧センサ12は蓄電装置2の電圧VBを検知する。制御装置30は、電圧センサ12が蓄電装置2の電圧VBを検知した場合には、充電リレーDCR−B,DCR−Gの両方に異常が生じている可能性が高いと判定する。この例では、電圧センサ12は0Vを検知している。したがって、制御装置30は、この段階において、充電リレーDCR−B,DCR−Gの両方に異常が生じている可能性は低いと判定する。
時刻t2〜t3において、制御装置30は、充電リレーDCR−Bを閉成状態にするための指令を出力するとともに、充電リレーDCR−Gを開放状態にするための指令を出力する(第2の制御)。この場合に、充電リレーDCR−Gが溶着しているとすると、電圧センサ12が蓄電装置2の電圧VBを検知する。制御装置30は、電圧センサ12が蓄電装置2の電圧VBを検知した場合には、充電リレーDCR−Gに異常が生じている可能性が高いと判定する。この例では、電圧センサ12は0Vを検知している。したがって、制御装置30は、この段階において、充電リレーDCR−Gに異常が生じている可能性は低い(正常)と判定する。
時刻t4〜t5において、制御装置30は、充電リレーDCR−Bを開放状態にするための指令を出力するとともに、充電リレーDCR−Gを閉成状態にするための指令を出力する(第2の制御)。この場合に、充電リレーDCR−Bが溶着しているとすると、電圧センサ12が蓄電装置2の電圧VBを検知する。制御装置30は、電圧センサ12が蓄電装置2の電圧VBを検知した場合には、充電リレーDCR−Bに異常が生じている可能性が高いと判定する。この例では、電圧センサ12は0Vを検知している。したがって、制御装置30は、この段階において、充電リレーDCR−Bに異常が生じている可能性は低い(正常)と判定する。
充電リレーDCR−B,DCR−Gに異常が生じている可能性が高いか否かの判定において、充電リレーDCR−B,DCR−Gの両方に異常が生じている可能性が高いと判定された場合には、充電リレーDCR−B,DCR−Gの少なくとも一方は溶着しているといえる。したがって、この場合には、制御装置30は、充電リレーDCR−B,DCR−Gの両方が溶着していると判定する。
一方、充電リレーDCR−B,DCR−Gの一方に異常が生じている可能性が高いと判定された場合には、充電リレーDCR−B,DCR−Gが必ずしも溶着しているとは限らない。たとえば、車両100(電力線PL2,NL2)において地絡が生じていると、充電リレーDCR−B,DCR−Gが正常であるにも拘わらず、地絡点を経由する閉回路を電流が流れることによって、電圧センサ12が電圧を検知する可能性がある。
図3は、車両100において地絡が生じた場合に、充電リレーDCR−B,DCR−Gが正常であったとしても電圧センサ12が電圧を検知する例を説明するための図である。図3を参照して、充電リレーDCR−Bは開放状態に制御され、充電リレーDCR−Gは閉成状態に制御されている。この場合に、地絡発生点EFPで地絡が発生しているとする。
蓄電装置2の出力電流の一部は、たとえば、地絡発生点EFP、車両100の筐体、アース線6,60、地絡検知装置215、電力線PL1、及び、電圧センサ12を経由する電流経路LP1を流れる。この場合には、電圧センサ12に電流が流れるため、充電リレーDCR−Bが正常に開放されていたとしても、電圧センサ12は電圧を検知する。したがって、充電リレーDCR−Bが正常であったとしても、充電リレーDCR−Bは異常である可能性が高いと判定されてしまう。
そこで、本実施の形態に従う車両100において、制御装置30は、充電リレーDCR−B,DCR−Gのうち一方の充電リレーを開放する指令を出力する制御(第2の制御)の実行中に電圧センサ12によって電圧が検知された場合であっても、電力線PL2,NL2における地絡の発生に起因する信号が受信されているときは、開放中の充電リレーが溶着(閉固着)していることの判定を非実行とする。なお、上述の通り、本実施の形態においては、電力線PL2,NL2における地絡の発生は、DC急速充電スタンド200(地絡検知装置215及び制御装置240)において検知され、検知結果を示す信号は、CAN通信線40,4を介して制御装置240から制御装置30に送信される。
車両100によれば、充電リレーDCR−B,DCR−Gが正常であるにも拘わらず地絡に起因して充電リレーDCR−B,DCR−Gが溶着していると誤判定することを防止することができる。その結果、たとえば、車両100の走行が必要以上に禁止される事態を回避することができる。
以下、DC急速充電スタンド200において地絡が検知された場合の具体的処理手順を最初に説明し、その後、溶着診断の具体的処理手順について説明する。
[地絡検知時の処理手順]
図4は、DC急速充電スタンド200において地絡が検知された場合の処理手順を示すフローチャートである。図4を参照して、このフローチャートに示される処理は、DC急速充電スタンド200によって蓄電装置2の充電が開始されてから、蓄電装置2の充電停止後一連の処理が完了するまでの間繰り返し実行される。
制御装置240は、DC急速充電スタンド200から車両100への給電経路(電力線PL2,NL2を含む)において地絡が発生したか否かを判定する(ステップS100)。制御装置240は、たとえば、電流センサ220による検知結果(電流値)EFIが所定電流値以上である場合に、給電経路において地絡が発生したと判定する。所定電流値は、たとえば、その大きさの電流が電流センサ220に流れた場合には給電経路で地絡が発生している可能性が高いといえる電流値である。
給電経路において地絡が発生していないと判定されると(ステップS100においてNO)、処理はリターンに移行する。一方、給電経路において地絡が発生していると判定されると(ステップS100においてYES)、制御装置240は、安全性の観点から、蓄電装置2の充電を停止するようにAC/DC変換器230を制御する(ステップS110)。
その後、制御装置240は、給電経路において地絡が発生したことを示す異常信号を、CAN通信線40,4を介して制御装置30に送信する(ステップS120)。これにより、制御装置30は、DC急速充電スタンド200から車両100への給電経路(電力線PL2,NL2を含む)において地絡が発生したことを認識することができる。
[溶着診断の処理手順]
図5は、溶着診断の処理手順を示すフローチャートである。図5を参照して、このフローチャートに示される処理は、外部充電の停止後、DCインレット14にコネクタ210が接続された状態で実行される。
制御装置30は、充電リレーDCR−B,DCR−Gに異常が生じている可能性が高いか否かの判定を行なう(ステップS200)。具体的には、制御装置30は、上述のように、充電リレーDCR−B,DCR−Gの両方に異常が生じている可能性が高いか否かの判定、充電リレーDCR−Bに異常が生じている可能性が高いか否かの判定、及び、充電リレーDCR−Gに異常が生じている可能性が高いか否かの判定を行なう。
ステップS200の判定において、充電リレーDCR−B,DCR−Gの両方に異常が生じている可能性が高いと判定されると(ステップS210においてYES)、充電リレーDCR−B,DCR−Gの両方が溶着(閉固着)している可能性が残るため、制御装置30は、充電リレーDCR−B,DCR−Gの両方が溶着していると判定する(ステップS220)。
ステップS200の判定において、充電リレーDCR−B,DCR−Gの両方に異常が生じている可能性は低く(ステップS210においてNO)、充電リレーDCR−B,DCR−Gの一方に異常が生じている可能性も低いと判定されると(ステップS230においてNO)、制御装置30は、充電リレーDCR−B,DCR−Gの両方が正常であると判定する(ステップS240)。
ステップS200の判定において、充電リレーDCR−B,DCR−Gの両方に異常が生じている可能性は低いが(ステップS210においてNO)、充電リレーDCR−B,DCR−Gの一方に異常が生じている可能性は高いと判定されると(ステップS230においてYES)、制御装置30は、地絡が発生したことを示す異常信号(図4のステップS120において制御装置240から制御装置30に送信される信号)が受信されているか否かを判定する(ステップS250)。
異常信号が受信されていると判定されると(ステップS250においてYES)、制御装置30は、充電リレーDCR−B,DCR−Gのうち異常が生じている可能性が高いと判定された充電リレーについては溶着診断が未診断であると判定する(ステップS260)。充電リレーDCR−B,DCR−Gの一方に異常が生じている可能性が高いと判定された原因が地絡発生にあり、充電リレーDCR−B,DCR−Gは正常である可能性があるからである。
一方、異常信号が受信されていないと判定されると(ステップS250においてNO)、制御装置30は、充電リレーDCR−B,DCR−Gのうち異常が生じている可能性が高いと判定された充電リレーが溶着(閉固着)していると判定する(ステップS270)。
以上のように、本実施の形態に従う車両100において、制御装置30は、充電リレーDCR−B,DCR−Gのうち一方の充電リレーを開放する制御(第2の制御)の実行中に電圧センサ12によって電圧が検知された場合であっても、電力線PL2,NL2における地絡の発生に起因する信号(異常信号)が受信されているときは、開放中の充電リレーが溶着(閉固着)していることの判定を非実行とする。したがって、車両100によれば、地絡発生に起因して充電リレーDCR−B,DCR−Gの閉固着が誤判定されることを防止することができる。その結果、たとえば、車両100の走行が必要以上に禁止される事態を回避することができる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1 充電システム、2 蓄電装置、4,40 CAN通信線、6,60 アース線、8 PCU、10 モータジェネレータ、12 電圧センサ、14 DCインレット、30,240 制御装置、61 接地線、100 車両、200 DC急速充電スタンド、205 充電ケーブル、210 コネクタ、215 地絡検知装置、217,219 抵抗、220 電流センサ、230 AC/DC変換器、300 交流電源、SMR−B,SMR−G システムメインリレー、DCR−B,DCR−G 充電リレー、PL1,PL2,NL1,NL2 電力線、NP1 中性点、EFP 地絡発生点、LP1 電流経路。

Claims (1)

  1. 車両外部の充電装置から電力供給を受ける車両であって、
    前記充電装置のコネクタを接続するためのインレットと、
    蓄電装置と、
    前記インレットと前記蓄電装置とを接続する第1及び第2の電力線と、
    前記第1及び第2の電力線間に接続された電圧センサと、
    前記電圧センサと前記蓄電装置との間において、前記第1及び第2の電力線にそれぞれ接続された第1及び第2のリレーと、
    前記第1及び第2のリレーの両方を開放する指令を出力する第1の制御と、前記第1及び第2のリレーのうち一方のリレーを開放する指令を出力する第2の制御とを実行可能に構成された制御装置とを備え、
    前記制御装置は、前記第1又は第2の電力線における地絡の発生に起因する信号を前記充電装置から受信するように構成され、
    前記制御装置は、
    前記第1の制御の実行中に前記電圧センサによって電圧が検知された場合には、前記信号の受信の有無にかかわらず、前記第1及び第2のリレーの両方が閉固着していると判定し、
    前記第2の制御の実行中に前記電圧センサによって電圧が検知され、かつ、前記信号が受信されていない場合には、前記一方のリレーが閉固着していると判定し、
    前記第2の制御の実行中に前記電圧センサによって電圧が検知され、かつ、前記信号が受信されている場合には、前記一方のリレーが閉固着していることの判定を非実行とする、車両。
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