JP7070266B2 - 制御装置 - Google Patents

Description

本開示は、車両外部の電源から供給される電力を用いた車載の蓄電装置の充電を制御する制御装置に関する。

特開２０１６－２０１９１５号公報（特許文献１）には、車両外部の電源から充電ケーブルを介して供給される電力を受けて車載の蓄電装置を充電可能な車両の制御装置が開示されている。この制御装置は、車両のインレットと充電ケーブルに設けられた充電コネクタとの接続を検出するための接続信号線から取得した信号に基づいて、インレットと充電コネクタとの接続の状態を検出する。

特開２０１６－２０１９１５号公報

近年、車両外部のＤＣ（直流）電源に接続可能に構成され、ＤＣ電源から直流電力の供給を受けて車載の蓄電装置を充電する処理（以下「ＤＣ充電」ともいう）が実行可能に構成された車両が普及してきている。ＤＣ充電に関しては、異なった複数の充電規格が存在する。

上記複数の充電規格のなかには、ＤＣ充電時において、車両側の接地線が接続されているインレットの接地端子（以下「車両側接地端子」ともいう）と、ＤＣ電源側の接地線が接続されている充電コネクタの接地端子（以下「電源側接地端子」ともいう）との接続が断絶したことを車両側で検出するように規定されている充電規格（以下「所定の充電規格」ともいう）がある。

ここで、本発明者は、ＤＣ充電時において車両側接地端子と電源側接地端子との接続が断絶した状態（以下「断絶状態」ともいう）において検出される接続信号線の電圧は、ＤＣ充電時においてインレットと充電コネクタとが正常に接続されている状態（以下「正常状態」ともいう）において検出される接続信号線の電圧よりも高くなることに着目した。さらに、本発明者は、接続信号線に電圧を供給する車両側の電源電圧（たとえば、補機電池の出力電圧）が高いほど、正常状態における接続信号線の電圧と断絶状態における接続信号線の電圧との差が大きくなることに着目した。

上記の実験結果に鑑みると、車両において、接続信号線の電圧に基づいて、正常状態と断絶状態とを検出することが考えられる。しかしながら、所定の充電規格においては、車両側の接続信号線に電圧を供給するための電源電圧が例示されている（たとえば、１２Ｖ）。当該例示された電源電圧は、比較的低い電圧であるため、正常状態および断絶状態の両者の状態における接続信号線の電圧差が微小なものとなり得る。そのため、各種センサなどの検出誤差を考慮すると、両者の取り得る値同士に重なりが生じ得る。ゆえに、接続信号線の電圧に基づいて、両者の状態を適切に判別することができない可能性がある。

上記の電源電圧を昇圧させて正常状態および断絶状態の両者の状態における接続信号線の電位差を大きくすることも考えられるが、たとえば、充電コネクタに用いられる抵抗などの電子部品は、所定の充電規格において例示された電源電圧が用いられることを想定して選定され得る。そのため、電源電圧を単に昇圧させると、上記電子部品に悪影響を与えてしまう可能性がある。

本開示は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、車両側接地端子と電源側接地端子との接続が断絶した状態を適切に検出することである。

本開示に係る制御装置は、車両外部の電源から充電ケーブルを介して供給される電力を用いた車載の蓄電装置の充電を制御する。充電ケーブルの充電コネクタは、車両のインレットに接続される。車両は、充電コネクタとインレットとの接続を検出するための接続信号線に電圧を供給する電力供給手段を含む。制御装置は、電力供給手段の出力電圧を予め定められている基準電圧よりも高くなるように昇圧する昇圧回路と、昇圧回路と接続信号線との間に設けられ、昇圧回路によって昇圧された電圧を分圧する分圧抵抗と、接続信号線の電圧を検出するように構成された制御部とを備える。制御部は、接続信号線の電圧に基づいて、インレットの接地端子と充電コネクタの接地端子とが断絶した断絶状態を検出する。断絶状態における接続信号線の電圧は、断絶状態でない場合における接続信号線の電圧よりも高く、かつ、昇圧回路によって昇圧された電圧が高くなるほど断絶状態でない場合における接続信号線の電圧との差分が大きくなる。分圧抵抗は、分圧後の電圧が基準電圧となるような抵抗値に設定される。

本開示は、上述した、（１）断絶状態において検出される接続信号線の電圧は、正常状態において検出される接続信号線の電圧よりも高くなる、（２）接続信号線に電圧を供給する車両側の電源電圧が高いほど、正常状態における接続信号線の電圧と断絶状態における接続信号線の電圧との差分が大きくなる、という実験結果を鑑みる。上記構成によれば、昇圧回路によって昇圧された電圧は、予め定められた基準電圧よりも高く設定される。基準電圧は、たとえば、所定の規格において例示されている電源電圧である。車両側の電源電圧、つまり、電力供給手段の出力電圧を昇圧回路によって昇圧することによって、正常状態における接続信号線の電圧と、断絶状態における接続信号線の電圧との差分が大きくなる。そのため、各種センサなどの検出誤差に起因して、正常状態および断絶状態において検出される接続信号線の電圧が取り得る値同士に重なりが生じることを防ぐことができる。ゆえに、制御装置で検出される接続信号線の電圧に基づいて、車両側接地端子と電源側接地端子との接続が断絶された状態を適切に検出することができる。

また、上記のように、昇圧回路によって昇圧された電圧は基準電圧よりも大きく設定されるが、分圧抵抗によって、分圧抵抗を介した後の電圧が基準電圧となるように昇圧後の電圧が分圧される。これによって、充電コネクタに用いられている各種の電子部品に悪影響を与えることを抑制することができる。

本開示によれば、車両側接地端子と電源側接地端子との接続が断絶された状態を適切に検出することができる。

実施の形態に係る制御装置が搭載された車両の全体構成を概略的に示す図である。 ＤＣ充電時における車両およびＤＣ充電器を説明するための概略図である。 ＤＣ充電器の制御装置および車両のＥＣＵで実行されるＤＣ充電を開始するための処理の手順を示すフローチャートである。 正常状態および断絶状態において検出ポイントＰ２の電圧を検出した実験結果を示す図である。 実施の形態に係る制御装置を備えた車両における正常状態を説明するための図である。 車両側の電源電圧を昇圧した場合における断絶状態の検出ポイントＰ２の電圧を検出した実験結果を示す図である。 断絶状態を説明するための図である。

以下、本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、図中同一また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。

＜全体構成＞
図１は、本実施の形態に係る制御装置が搭載された車両１の全体構成を概略的に示す図である。本実施の形態においては、車両１は電気自動車である例について説明する。車両１は、ＤＣ充電器２００に接続可能に構成される。車両１は、ＤＣ充電器２００から供給される直流電力によって車載の蓄電装置を充電する「ＤＣ充電」を実行可能に構成される。なお、車両１は、外部の電源によって蓄電装置を充電可能な車両であればよく、たとえば、プラグインハイブリッド自動車および燃料電池自動車などであってもよい。

車両１は、蓄電装置１０と、メインリレー装置２０と、パワーコントロールユニット（以下「ＰＣＵ（Power Control Unit）」ともいう）４０と、モータジェネレータ５０と、駆動輪６０と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００とを備える。

蓄電装置１０は、積層された複数の電池を含んで構成される。電池は、たとえば、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の二次電池である。また、電池は、正極と負極との間に液体電解質を有する電池であってもよいし、固体電解質を有する電池（全固体電池）であってもよい。

メインリレー装置２０は、メインリレー２１およびメインリレー２２を含む。メインリレー２１は、電力線ＰＬと蓄電装置１０の正極との間に接続される。メインリレー２２は、電力線ＮＬと蓄電装置１０の負極との間に接続される。メインリレー２１，２２が閉状態であると、蓄電装置１０からＰＣＵ４０に電力が供給される。メインリレー２１，２２が開状態であると、蓄電装置１０からＰＣＵ４０に電力が供給されない。

ＰＣＵ４０は、蓄電装置１０から電力を受けてモータジェネレータ５０を駆動するための電力変換装置を総括して示したものである。たとえば、ＰＣＵ４０は、モータジェネレータ５０を駆動するためのインバータや、蓄電装置１０から出力される電力を昇圧してインバータへ供給するコンバータなどを含む。

モータジェネレータ（Motor Generator：ＭＧ）５０は、交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機である。モータジェネレータ５０のロータは、動力伝達ギア（図示せず）を介して駆動輪６０に機械的に接続される。モータジェネレータ５０は、車両１の回生制動動作時には、駆動輪６０の回転力によって発電することができ、その発電された電力をＰＣＵ４０へ出力する。

さらに、車両１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ８１と補機電池８０とを備える。補機電池８０は、車両１に搭載される複数の補機負荷を作動するための電力を蓄える。補機電池は８０は、たとえば、鉛蓄電池を含んで構成される。補機電池８０の電圧は、蓄電装置１０の電圧よりも低く、たとえば、１２Ｖ程度である。

ＤＣ／ＤＣコンバータ８１は、電力線ＰＬ，ＮＬに電気的に接続され、電力線ＰＬ，ＮＬから供給される電力を降圧して電力線ＥＬに供給する。すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ８１は、蓄電装置１０の出力電圧を降圧して、補機電池８０および補機負荷への供給電力を生成する。ＤＣ／ＤＣコンバータ８１は、ＥＣＵ１００によって制御される。

ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１００ａと、メモリ（ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory））１００ｂと、各種信号が入出力される入出力ポート（図示せず）とを含んで構成される。ＥＣＵ１００は、各センサなどからの信号の入力および各機器への制御信号の出力を行なうとともに、各機器の制御を行なう。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）で構築して処理することも可能である。なお、本実施の形態に係るＥＣＵ１００は、本開示の「制御装置」に相当する。また、本実施の形態に係るＣＰＵ１００ａは、本開示の「制御部」に相当する。

ＥＣＵ１００は、さらに昇圧回路１１０を含む。昇圧回路１１０は、電力線ＥＬから供給される電圧を所定の電圧に昇圧して出力する。

さらに、車両１は、ＤＣ充電を行なうための構成として、充電リレー装置３０と、インレット９０とを備える。

インレット９０は、車両１に直流電力を供給するためのＤＣ充電器２００の充電コネクタ３００と接続可能に構成される。インレット９０は、ＤＣ充電が行なわれない場合には、図示しない充電リッドに覆われている。ＤＣ充電が行なわれる場合には、充電リッドが開かれてインレット９０に充電コネクタ３００が接続される。そして、インレット９０は、ＤＣ充電器２００から供給される直流電力を受ける。

充電リレー装置３０は、充電リレー３１および充電リレー３２を含む。充電リレー３１の一端は、インレット９０と電気的に接続され、他端は、電力線ＰＬを介して蓄電装置１０と電気的に接続される。充電リレー３２の一端は、インレット９０と電気的に接続され、他端は、電力線ＮＬを介して蓄電装置１０と電気的に接続される。充電リレー装置３０は、ＥＣＵ１００からの制御信号に従って開閉状態が切り替えられる。

＜＜ＤＣ充電器＞＞
図２は、ＤＣ充電時における車両１およびＤＣ充電器２００を説明するための概略図である。ＤＣ充電器２００は、充電コネクタ３００と、直流供給回路２１０と、第１リレー装置２３０と、補助電源２４０と、第２リレー装置２５０と、制御装置２６０とを含む。

充電コネクタ３００は、充電ケーブルの先端に取り付けられている。充電コネクタ３００は、充電ケーブルに収容された各ライン（電力線Ｌ２１，Ｌ２２、通信信号線Ｌ２３，Ｌ２４、第１接続信号線Ｌ２５、補助電源信号線Ｌ２６，Ｌ２７、接地線Ｌ２８、および第２接続信号線Ｌ２９）の端子を備えている。具体的には、電力線Ｌ２１，Ｌ２２がそれぞれ接続されているＤＣ＋端子，ＤＣ－端子と、通信信号線Ｌ２３，Ｌ２４がそれぞれ接続されているＳ＋端子，Ｓ－端子と、第１接続信号線Ｌ２５が接続されているＣＣ１端子と、補助電源信号線Ｌ２６，Ｌ２７がそれぞれ接続されているＡ＋端子，Ａ－端子と、接地線Ｌ２８が接続されているＰＥ端子と、第２接続信号線Ｌ２９が接続されているＣＣ２端子とを備える。なお、上記の各端子に対応する車両１のインレット９０の各端子（後述）についても、同様の端子名を付する。

電力線Ｌ２１，Ｌ２２は、ＤＣ充電器２００と車両１との間で電力の授受するための電力線である。通信信号線Ｌ２３，Ｌ２４は、車両１と通信を行なうための通信線である。第１接続信号線Ｌ２５は、充電コネクタ３００がインレット９０に接続されたことを検出するための信号線である。補助電源信号線Ｌ２６，Ｌ２７は、車両１のＥＣＵ１００に補助電源２４０から電圧を供給し、ＤＣ充電器２００による充電が開始されること、および、充電が継続されていることを示す起動信号を車両１に出力するための信号線である。接地線Ｌ２８は、接地Ｇ１に接続される接地線である。

充電コネクタ３００には、抵抗Ｒ２，Ｒ３およびスイッチＳＷが内蔵されている。抵抗Ｒ２の一端は第１接続信号線Ｌ２５に接続され、他端はスイッチＳＷを介して接地線Ｌ２８に接続される。スイッチＳＷは、たとえば、ノーマリークローズ型のスイッチであり、充電コネクタ３００に設けられた押しボタン（図示せず）のプッシュ操作に連動して開閉するように構成される。押しボタンは、充電コネクタ３００をインレット９０に接続する際、および、充電コネクタ３００をインレット９０から抜き出す際にユーザによってプッシュ操作される。すなわち、スイッチＳＷは、プッシュ操作されているときには開状態となり、プッシュ操作されていないときには閉状態となる。ＤＣ充電時においては、スイッチＳＷは閉状態となる。

第１接続信号線Ｌ２５は、ＤＣ充電器２００において、インレット９０に充電コネクタ３００が接続されたことを検出するための信号線である。第１接続信号線Ｌ２５には、プルアップ抵抗Ｒ１を介して補助電源２４０から電源電圧Ｕ１（たとえば１２Ｖ）が供給される。

第２接続信号線Ｌ２９は、車両１において、インレット９０に充電コネクタ３００が接続されたことを検出するための信号線である。第２接続信号線Ｌ２９は、充電コネクタ３００内部において、抵抗Ｒ３を介して接地線Ｌ２８に接続される。

直流供給回路２１０は、商用電源４００から供給される交流電力を直流電力に変換する。たとえば、直流供給回路２１０は、ＡＣ／ＤＣコンバータ、トランスおよびＤＣ／ＤＣコンバータなどを含む絶縁型のＡＣ／ＤＣコンバータである。

第１リレー装置２３０は、リレー２３１およびリレー２３２を含む。リレー２３１は、直流供給回路２１０と電力線Ｌ２１との間に接続される。リレー２３２は、直流供給回路２１０と電力線Ｌ２２との間に接続される。第１リレー装置２３０は、蓄電装置１０のＤＣ充電が行なわれる場合に閉状態にされ、蓄電装置１０のＤＣ充電が行なわれない場合には開状態にされる。第１リレー装置２３０は、制御装置２６０によって開閉状態が制御される。

電圧計２７０は、充電コネクタ３００がインレット９０に接続されたときに、蓄電装置１０の電圧を検出し、検出した電圧を制御装置２６０に出力する。

第２リレー装置２５０は、リレー２５１およびリレー２５２を含む。リレー２５１は、補助電源２４０と補助電源信号線Ｌ２６との間に接続される。リレー２５２は、補助電源２４０と補助電源信号線Ｌ２７との間に接続される。第２リレー装置２５０は、制御装置２６０によって開閉状態が制御される。

制御装置２６０は、ＣＰＵと、メモリ（ＲＯＭおよびＲＡＭ）と、各種信号が入出力される入出力ポートとを含んで構成される（いずれも図示せず）。制御装置２６０は、ＣＡＮ（Controller Area Network）の通信プロトコルに従い、通信信号線Ｌ２３，Ｌ２４を介して車両１と通信を行なう。また、制御装置２６０は、車両１から通信信号線Ｌ２３，Ｌ２４を介して受信した信号、および、図示しないＤＣ充電器２００の充電開始ボタンのユーザ操作などに基づいて、第１リレー装置２３０、第２リレー装置２５０および直流供給回路２１０などを制御する。

制御装置２６０は、検出ポイントＰ１における電圧を監視し、検出ポイントＰ１の電圧に基づいて、インレット９０と充電コネクタ３００との接続状態を判定する。

＜＜車両＞＞
インレット９０は、電力線ＰＬ，ＮＬがそれぞれ接続されているＤＣ＋端子，ＤＣ－端子と、通信信号線Ｌ１３，Ｌ１４がそれぞれ接続されているＳ＋端子，Ｓ－端子と、第１接続信号線Ｌ１５が接続されているＣＣ１端子と、補助電源信号線Ｌ１６，Ｌ１７がそれぞれ接続されているＡ＋端子，Ａ－端子と、接地線Ｌ１８が接続されているＰＥ端子と、第２接続信号線Ｌ１９が接続されているＣＣ２端子とを備える。

インレット９０に充電コネクタ３００が接続されると、ＤＣ充電器２００側の電力線Ｌ２１，Ｌ２２、通信信号線Ｌ２３，Ｌ２４、第１接続信号線Ｌ２５、補助電源信号線Ｌ２６，Ｌ２７、接地線Ｌ２８、および第２接続信号線Ｌ２９が、それぞれ、車両１側の電力線ＰＬ，ＮＬ、通信信号線Ｌ１３，Ｌ１４、第１接続信号線Ｌ１５、補助電源信号線Ｌ１６，Ｌ１７、接地線Ｌ１８、および第２接続信号線Ｌ１９と電気的に接続される。

通信信号線Ｌ１３，Ｌ１４は、ＤＣ充電器２００と通信を行なうための通信線である。補助電源信号線Ｌ１６，Ｌ１７は、ＤＣ充電器２００の充電開始操作が行なわれたこと、および、充電が継続されていることを示す起動信号を受信するための信号線である。接地線Ｌ１８は、接地Ｇ２（車体アース）に接続される接地線である。第２接続信号線Ｌ１９は、インレット９０に充電コネクタ３００が接続されたことを検出するための信号線である。第１接続信号線Ｌ１５は、ＤＣ充電器２００において、インレット９０に充電コネクタ３００が接続されたことを検出するための信号線である。第１接続信号線Ｌ１５は、インレット９０内部において、抵抗Ｒ４を介して接地線Ｌ１８に接続される。

通信信号線Ｌ１３，Ｌ１４、補助電源信号線Ｌ１６，Ｌ１７、および第２接続信号線Ｌ１９の信号は、ＥＣＵ１００（ＣＰＵ１００ａ）に入力される。第２接続信号線Ｌ１９には、ＥＣＵ１００の内部において、プルアップ抵抗Ｒ５を介して補機電池８０から電源電圧Ｕ２（たとえば１２Ｖ）が供給される。ＥＣＵ１００のＣＰＵ１００ａは、検出ポイントＰ２における電圧を監視し、検出ポイントＰ２の電圧に基づいて、インレット９０と充電コネクタ３００との接続状態を判定する。

＜ＤＣ充電における制御タイミング＞
ＤＣ充電を開始するためには、まず、インレット９０に充電コネクタ３００が接続される。充電コネクタ３００をインレット９０に接続するために、ユーザは、充電コネクタ３００に設けられた押しボタンをプッシュ操作する。当該プッシュ操作に連動して、スイッチＳＷが開状態となる。そして、プッシュ操作を継続したまま（スイッチＳＷを開状態に維持したまま）、充電コネクタ３００をインレット９０に接続し、プッシュ操作を終了する。これによって、充電コネクタ３００がインレット９０に接続されるとともに、スイッチＳＷが閉状態となる。

インレット９０に充電コネクタ３００が接続されるときの充電コネクタ３００とインレット９０との接続状態、および、スイッチＳＷの開閉状態は、以下の（ｉ）～（ｉｖ）のフェーズに分けられる。具体的には、（ｉ）充電コネクタ３００とインレット９０とが未接続、かつ、スイッチＳＷが閉状態、（ｉｉ）充電コネクタ３００とインレット９０とが未接続、かつ、スイッチＳＷが開状態、（ｉｉｉ）充電コネクタ３００とインレット９０とが接続、かつ、スイッチＳＷが開状態、（ｉｖ）充電コネクタ３００とインレット９０とが接続、かつ、スイッチＳＷが閉状態、の各フェーズである。なお、上記（ｉｖ）のフェーズ、つまり、充電コネクタ３００とインレット９０とが接続、かつ、スイッチＳＷが閉状態となっている状態を、インレット９０と充電コネクタ３００とが「完全に接続された状態」と定義する。

ここで、（ｉ）～（ｉｖ）の各フェーズにおいて、検出ポイントＰ１および検出ポイントＰ２でそれぞれ検出される電圧を考える。

検出ポイントＰ１で検出される電圧Ｖ１は、それぞれ、（ｉ）Ｖ１＝Ｕ１×（Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２））、（ｉｉ）Ｖ１＝Ｕ１、（ｉｉｉ）Ｖ１＝Ｕ１×（Ｒ４／（Ｒ１＋Ｒ４））、（ｉｖ）Ｖ１＝Ｕ１×（（１／（Ｒ２＋Ｒ４））／（Ｒ１＋（１／（Ｒ２＋Ｒ４））））の式により算出される電圧となる。

具体的に、一例として、Ｕ１＝Ｕ２＝１２Ｖ、Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒ３＝Ｒ４＝Ｒ５＝１ｋΩの場合、充電コネクタ３００がインレット９０に接続される過程における検出ポイントＰ１の電圧は、（ｉ）６Ｖ→（ｉｉ）１２Ｖ→（ｉｉｉ）６Ｖ→（ｉｖ）４Ｖで遷移する。

検出ポイントＰ２で検出される電圧Ｖ２は、それぞれ、（ｉ）Ｖ２＝Ｕ２、（ｉｉ）Ｖ２＝Ｕ２、（ｉｉｉ）Ｖ２＝Ｕ２×（Ｒ３／（Ｒ３＋Ｒ５））、（ｉｖ）Ｖ２＝Ｕ２×（Ｒ３／（Ｒ３＋Ｒ５））の式により算出される電圧となる。

具体的に、上記の例と同様に、Ｕ１＝Ｕ２＝１２Ｖ、Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒ３＝Ｒ４＝Ｒ５＝１ｋΩの場合、充電コネクタ３００がインレット９０に接続される過程における検出ポイントＰ１の電圧は、（ｉ）１２Ｖ→（ｉｉ）１２Ｖ→（ｉｉｉ）６Ｖ→（ｉｖ）６Ｖで遷移する。

図３は、ＤＣ充電器２００の制御装置２６０および車両１のＥＣＵ１００で実行されるＤＣ充電を開始するための処理の手順を示すフローチャートである。このフローチャートに示される各ステップは、所定の制御周期毎にメインルーチンから呼び出されて実行される。図３に示すフローチャートの各ステップは、制御装置２６０およびＥＣＵ１００によるソフトウェア処理によって実現される場合について説明するが、その一部あるいは全部が制御装置２６０およびＥＣＵ１００内に作製されたハードウェア（電気回路）によって実現されてもよい。

ＤＣ充電器２００の制御装置２６０は、検出ポイントＰ１の電圧を検出する（ステップ２０１、以下ステップを「Ｓ」と略す）。ＤＣ充電器２００の制御装置２６０は、充電コネクタ３００とインレット９０とが完全に接続された状態か否かを判定する（Ｓ２０３）。具体的には、ＤＣ充電器２００の制御装置２６０は、検出ポイントＰ１で検出される電圧Ｖ１が上記（ｉｖ）のフェーズに相当するＶ１＝Ｕ１×（（１／（Ｒ２＋Ｒ４））／（Ｒ１＋（１／（Ｒ２＋Ｒ４）））の式により算出される値であった場合、充電コネクタ３００とインレット９０とが完全に接続された状態であると判定する。

ＤＣ充電器２００の制御装置２６０は、充電コネクタ３００とインレット９０とが完全に接続された状態でないと判定すると（Ｓ２０３においてＮＯ）、以降の処理をスキップして、処理を終了する。ＤＣ充電器２００の制御装置２６０は、充電コネクタ３００とインレット９０とが完全に接続された状態であると判定すると（Ｓ２０３においてＹＥＳ）、第２リレー装置２５０を閉状態にして、補助電源２４０の電圧（起動信号）を車両１のＥＣＵ１００に供給する（Ｓ２０５）。

ＤＣ充電器２００の制御装置２６０は、通信信号線Ｌ２３，Ｌ２４を介して、車両１へハンドシェイクメッセージを送信する（Ｓ２０７）。なお、図３には、１回のみ車両１へハンドシェイクメッセージを送信することを記載しているが、ＤＣ充電器２００の制御装置２６０は、所定の周期毎に車両１へハンドシェイクメッセージを送信する。後述する車両１のＥＣＵ１００からＤＣ充電器２００へ送信されるハンドシェイクメッセージについても同様である。

ＤＣ充電器２００の制御装置２６０は、車両１からハンドシェイクメッセージを受信するのを待ち（Ｓ２０８においてＮＯ）、車両１からハンドシェイクメッセージを受信すると（Ｓ２０８においてＹＥＳ）、通信信号線Ｌ２３，Ｌ２４を介して、所定の周期毎に車両１へ通信メッセージを送信する（Ｓ２０９）。ＤＣ充電器２００から送信する通信メッセージには、供給電圧や供給電流などの情報が含まれる。

ＤＣ充電器２００の制御装置２６０は、車両１から通信メッセージを取得すると（Ｓ２１０においてＹＥＳ）、電圧計２７０を用いて蓄電装置１０の電圧を監視する。車両１から取得する通信メッセージには、たとえば、蓄電装置１０の電圧などの情報が含まれる。ＤＣ充電器２００の制御装置２６０は、通信により車両１から取得した蓄電装置１０の電圧と、電圧計２７０により検出した蓄電装置１０の電圧との差が所定の誤差範囲に収まっているか否かを判定する（Ｓ２１１）。また、ＤＣ充電器２００の制御装置２６０は、通信により車両１から取得した蓄電装置１０の電圧が、ＤＣ充電器２００の最小出力電圧以上、かつ、最大出力電圧以下であるか否かを判定する（Ｓ２１１）。Ｓ２１１の双方の条件が満たされる場合（Ｓ２１１においてＹＥＳ）、ＤＣ充電器２００の制御装置２６０は、第１リレー装置２３０を閉状態にして、直流供給回路２１０を車両１に導通させる（Ｓ２１３）。これにより、ＤＣ充電が開始される。なお、図３には、１回のみ車両１へ通信メッセージを送信することを記載しているが、ＤＣ充電器２００の制御装置２６０は、所定の周期毎に車両１へ通信メッセージを送信する。車両１のＥＣＵ１００についても、同様である。２回目以降に車両１から受信する通信メッセージには、たとえば、要求充電電圧や要求充電電流などの情報が含まれる。

一方、車両１のＥＣＵ１００は、補助電源信号線Ｌ１６，Ｌ１７を介して、ＤＣ充電器２００から補助電源２４０の電圧（起動信号）が供給されると（Ｓ１００においてＹＥＳ）、検出ポイントＰ２の電圧を検出する（Ｓ１０１）。なお、本実施の形態においては、起動信号の供給をトリガにＳ１０１が開始される例について説明するが、起動信号をトリガにしてＳ１０１が開始されることに限られるものではない。たとえば、Ｓ１０３までは、ＤＣ充電器２００の処理に関わらず処理を進め、Ｓ１０４以降の処理については、Ｓ１０４においてＤＣ充電器２００からハンドシェイクメッセージを受信するのを待ってもよい。ただし、ＥＣＵ１００が、ＤＣ充電器２００の補助電源２４０の電力供給を受けて駆動する場合には、補助電源２４０から電力供給を受けた後（Ｓ２０５の後）にＳ１０１が実行される。

車両１のＥＣＵ１００は、充電コネクタ３００とインレット９０とが完全に接続されたか否かを判定する（Ｓ１０３）。具体的には、車両１のＥＣＵ１００は、検出ポイントＰ２で検出される電圧Ｖ２が上記（ｉｖ）のフェーズに相当するＶ２＝Ｕ２×（Ｒ３／（Ｒ３＋Ｒ５））の式により算出される値であった場合、充電コネクタ３００とインレット９０とが完全に接続されたと判定する（Ｓ１０３においてＹＥＳ）。

車両１のＥＣＵ１００は、充電コネクタ３００とインレット９０とが完全に接続されていないと判定すると（Ｓ１０３においてＮＯ）、以降の処理をスキップして、処理を終了する。車両１のＥＣＵ１００は、充電コネクタ３００とインレット９０とが完全に接続されたと判定すると（Ｓ１０３においてＹＥＳ）、ＤＣ充電器２００からハンドシェイクメッセージを受信するのを待つ（Ｓ１０４においてＮＯ）。

車両１のＥＣＵ１００は、通信信号線Ｌ１３，Ｌ１４を介してハンドシェイクメッセージを受信すると（Ｓ１０４においてＹＥＳ）、その後、所定の周期毎にＤＣ充電器２００にハンドシェイクメッセージを送信する（Ｓ１０５）。また、車両１のＥＣＵ１００は、通信信号線Ｌ１３，Ｌ１４を介して通信メッセージを受信すると（Ｓ１０６においてＹＥＳ）、その後、所定の周期毎にＤＣ充電器２００に通信メッセージを送信する（Ｓ１０７）。通信メッセージには、上述のとおり、要求充電電圧や要求充電電流などの情報が含まれる。

そして、車両１のＥＣＵ１００は、充電リレー装置３０を閉状態にして、充電経路を導通させる（Ｓ１０９）。なお、車両１のＥＣＵ１００は、ＤＣ充電開始後には、補助電源信号線Ｌ１６，Ｌ１７を介して、ＤＣ充電器２００から補助電源２４０の電圧（起動信号）に基づいて、ＤＣ充電中、および、ＤＣ充電の終了を判定する。具体的には、車両１のＥＣＵ１００は、補助電源２４０の電圧が供給されていることを検出した場合には、ＤＣ充電中（ＤＣ充電が継続されている）と判定し、補助電源２４０の電圧が供給されていないことを検出した場合には、ＤＣ充電が終了したと判定する。

＜ＤＣ充電時における車両側接地端子と電源側接地端子との接続の断絶の検出＞
ＤＣ充電に関しては、異なった複数の充電規格が存在している。複数の充電規格のなかには、ＤＣ充電時において、車両１側の接地線Ｌ１８が接続されているインレット９０のＰＥ端子（車両側接地端子）と、ＤＣ充電器２００側の接地線Ｌ２８が接続されている充電コネクタ３００のＰＥ端子（電源側接地端子）との接続が断絶したことを車両１側で検出するように規定されている充電規格（所定の充電規格）がある。

本実施の形態に係る車両１は、所定の充電規格に対応するために、ＤＣ充電時においてインレット９０と充電コネクタ３００とが正常に接続されている状態（正常状態）と、車両側接地端子と電源側接地端子との接続が断絶した状態（断絶状態）とを車両１側で検出する。具体的には、車両１のＥＣＵ１００は、ＥＣＵ１００のＣＰＵ１００ａに入力される第２接続信号線Ｌ１９の信号レベル、つまり、検出ポイントＰ２の電圧Ｖ２に基づいて、インレット９０と充電コネクタ３００とが正常状態であるか断絶状態であるかを検出する。

図４は、正常状態および断絶状態において検出ポイントＰ２の電圧Ｖ２を検出した実験結果を示す図である。図４および後述する図６の横軸には、点Ｎ（電源電圧Ｕ２と抵抗Ｒ５との間：図２参照）における電圧が示され、縦軸には、ＣＰＵ１００ａで検出される検出ポイントＰ２の電圧Ｖ２が示されている。実線Ｌ１は、正常状態における点Ｎの電圧と検出ポイントＰ２の電圧Ｖ２との関係を示す。実線Ｌ２は、断絶状態における点Ｎの電圧と検出ポイントＰ２の電圧Ｖ２との関係を示す。点Ｎの電圧は、たとえば、補機電池８０の出力電圧Ｕ２を示している。電圧Ｖｐ０は、補機電池８０の出力電圧Ｕ２の使用下限値を示す電圧であり、たとえば、８Ｖなどである。電圧Ｖｐ１は、補機電池８０の出力電圧Ｕ２の使用上限値を示す電圧であり、たとえば、１４Ｖなどである。つまり、補機電池８０は、電圧Ｖｐ０からＶｐ１の間で使用されるように充放電が制御される。

図４に示されるように、（１）断絶状態における検出ポイントＰ２の電圧Ｖ２は、正常状態における検出ポイントＰ２の電圧Ｖ２よりも高くなるという実験結果が得られた。また、（２）電源電圧Ｕ２が大きくなるほど、断絶状態における検出ポイントＰ２の電圧Ｖ２と正常状態における検出ポイントＰ２の電圧Ｖ２との差分（Ｌ２とＬ１との差分）の大きさが大きくなるという実験結果が得られた。これらの実験結果に基づけば、検出ポイントＰ２の電圧Ｖ２を監視することによって、車両側接地端子と電源側接地端子との接続の状態を判別することができる。

しかしながら、検出ポイントＰ２の電圧Ｖ２の監視に用いられる各種のセンサなどには検出誤差が存在し得る。実線Ｌ１および実線Ｌ２に示されているそれぞれの矢印ＡＲ１，ＡＲ２の大きさは、各種のセンサの検出誤差などに起因する検出ばらつきを表わしている。

補機電池８０の使用範囲であるＶｐ０とＶｐ１との間には、断絶状態における検出ポイントＰ２の電圧Ｖ２と正常状態における検出ポイントＰ２の電圧Ｖ２との差分が小さいために、上記検出ばらつきの影響によって検出された検出ポイントＰ２の電圧Ｖ２が、正常状態および断絶状態のどちらの値を示すかが判別できない領域が存在し得る。たとえば、点Ｎの電圧（補機電池８０の出力電圧）がＶｐ（Ｖｐ０＜Ｖｐ＜Ｖｐ１）である場合、正常状態における検出ポイントＰ２の電圧Ｖ２はＶｘであり、断絶状態における検出ポイントＰ２の電圧Ｖ２はＶｙである。図４から認識し得るように、電圧Ｖｙの取り得る下限より電圧Ｖｘの取り得る上限が大きくなっている。換言すると、電圧Ｖｙと電圧Ｖｘの取り得る値に重なりが生じている。このような場合、検出された検出ポイントＰ２の電圧Ｖ２が、正常状態および断絶状態のどちらの状態を示すか適切に判別できない可能性がある。そのため、検出される検出ポイントＰ２の電圧Ｖ２に基づいて、正常状態と断絶状態とを適切に判別することができない可能性がある。なお、視認容易化のため、図４においては、電圧Ｖｘ，Ｖｙがそれぞれの取り得る範囲（検出誤差）を示す矢印同士が重ならないようにずらせて示している。

ここで、電源電圧Ｕ２が大きくなるほど断絶状態と正常状態とにおける検出ポイントＰ２の電圧Ｖ２の差分が大きくなる、という実験結果に鑑みれば、電源電圧Ｕ１に対する電源電圧Ｕ２の大きさによって、断絶状態と正常状態とにおける検出ポイントＰ２の電圧Ｖ２の差分の大きさも変化すると考えられる。すなわち、ＤＣ充電器２００側の電源電圧Ｕ１に対して車両１側の電源電圧Ｕ２を大きくするほど、断絶状態と正常状態とにおける検出ポイントＰ２の電圧Ｖ２の差分が大きくなる。ゆえに、断絶状態における検出ポイントＰ２の電圧Ｖ２が取り得る値と、正常状態における検出ポイントＰ２の電圧Ｖ２が取り得る値に重なりが生じることを防ぐことができるので、検出される検出ポイントＰ２の電圧Ｖ２に基づいて、正常状態と断絶状態とを適切に判別することができるようになる。そこで、たとえば、ＥＣＵ１００の昇圧回路１１０によって電源電圧Ｕ２を昇圧することで、充電器２００側の電源電圧（Ｕ１）に対して車両１側の電源電圧を大きくすることができる。なお、補機電池８０は、本開示の「電力供給手段」に相当する。

ただし、所定の充電規格においては、車両１側の第２接続信号線Ｌ１９に電圧を供給するための電源電圧Ｕ２が例示されている（以下、所定の充電規格において例示されている電源電圧を「基準電圧」ともいう）。たとえば、充電コネクタ３００に内蔵されている抵抗Ｒ２，Ｒ３などの電子部品は、車両１側の電源電圧に基準電圧が用いられることを想定して選定され得る。そのため、単に車両１側の電源電圧Ｕ２を昇圧させると、上記電子部品に悪影響を与えてしまう可能性がある。

図５は、本実施の形態に係る制御装置を備えた車両１における正常状態を説明するための図である。本実施の形態に係る制御装置を備えた車両１においては、昇圧回路１１０を用いて電源電圧Ｕ２を電圧Ｕｘ（＞Ｕ２）に昇圧しつつも、分圧抵抗Ｒｘを用いて、点Ｎにおける電圧が基準電圧となるようにする。つまり、検出ポイントＰ２における電圧は、電源電圧Ｕ２を電圧Ｕｘに昇圧した場合においても、電源電圧Ｕ２に基準電圧を用いた場合（つまり、電圧Ｕｘに昇圧しない場合）と同程度の電圧となる。これによって、ＤＣ充電器２００側の電源電圧（Ｕ１）に対して車両１側の電源電圧を高くしつつも、点Ｎにおける電圧は基準電圧にすることができる。なお、分圧抵抗Ｒｘは、以下の式（１）により算出することができる。

Ｕ２＝Ｕｘ×（Ｒ３＋Ｒ５）／（Ｒ３＋Ｒ５＋Ｒｘ）…（１）
式（１）を変形すると、式（２）を得ることができる。

Ｒｘ＝（Ｕｘ／Ｕ２）×（Ｒ３＋Ｒ５）－（Ｒ３＋Ｒ５）…（２）
たとえば、一例として、Ｕ２＝１２Ｖ、Ｕｘ＝２４Ｖ、Ｒ３＝Ｒ５＝１ｋΩの場合を考えると、Ｒｘ＝２ｋΩと算出することができる。Ｕ２＝１２Ｖ、Ｕｘ＝３６Ｖ、Ｒ３＝Ｒ５＝１ｋΩの場合を考えると、Ｒｘ＝４ｋΩと算出することができる。

図６は、車両１側の電源電圧を昇圧した場合における断絶状態の検出ポイントＰ２の電圧Ｖ２を検出した実験結果を示す図である。図６に示される実線Ｌ１および実線Ｌ２は、図４に示された実線Ｌ１および実線Ｌ２と同様である。実線Ｌ３は、車両１側の電源電圧Ｕ２を電圧Ｕｘに昇圧した場合の断絶状態における点Ｎの電圧と検出ポイントＰ２の電圧Ｖ２との関係を示す。

図６を参照して理解し得るように、車両１側の電源電圧Ｕ２を電圧Ｕｘに昇圧した場合の断絶状態における検出ポイントＰ２の電圧Ｖ２は、車両１側の電源電圧Ｕ２を昇圧しない場合（実線Ｌ２）の検出ポイントＰ２の電圧Ｖ２よりも大きくなっている。たとえば、点Ｎの電圧がＶｐである場合、車両１側の電源電圧Ｕ２を電圧Ｕｘに昇圧した場合の断絶状態における検出ポイントＰ２の電圧Ｖ２はＶｚ（＞Ｖｙ）となっている。これによって、断絶状態における検出ポイントＰ２の電圧Ｖ２が取り得る値と、正常状態における検出ポイントＰ２の電圧Ｖ２が取り得る値に重なりが生じることを防ぐことができる。ゆえに、検出される検出ポイントＰ２の電圧Ｖ２に基づいて、正常状態と断絶状態とを適切に判別することができる。

図７は、断絶状態を説明するための図である。図７を用いて、上述の実験結果（１），（２）について説明する。

（１）断絶状態における検出ポイントＰ２の電圧Ｖ２が、正常状態における検出ポイントＰ２の電圧Ｖ２よりも高くなることについて、車両側接地端子と電源側接地端子との接続が断絶すると、車両１側に閉回路（電源電圧Ｕ２→プルアップ抵抗Ｒ５→抵抗Ｒ３→抵抗Ｒ２→抵抗Ｒ４→接地Ｇ２）が形成される。電源電圧Ｕ２からの電流の多くは正常状態における電流経路と同様の経路（電源電圧Ｕ２→プルアップ抵抗Ｒ５→抵抗Ｒ３→接地Ｇ１（あるいは接地Ｇ２））を流れるが（図７中のＩ１ａ）、配線抵抗などの影響によって一部の電流Ｉ１ｂが上記閉回路を流れる。そのため、電源電圧Ｕ２（点Ｎの電圧）が同じである場合において、断絶状態における検出ポイントＰ２の電圧Ｖ２は、正常状態における検出ポイントＰ２の電圧Ｖ２よりも高くなる。

（２）電源電圧Ｕ２が大きくなるほど、実線Ｌ２と実線Ｌ１との差分の大きさが大きくなるのは、電源電圧Ｕ２が大きくなるにつれて断絶状態における電流Ｉ１が大きくなり、閉回路に流れる電流Ｉ１ｂも大きくなるためである。抵抗Ｒ２には、電流Ｉ１ｂと逆方向にＤＣ充電器２００側の電源電圧Ｕ１から接地Ｇ１に流れる電流も流れる。この電源電圧Ｕ１からの電流の影響を小さくすれば、断絶状態における検出ポイントＰ２の電圧Ｖ２は、正常状態における検出ポイントＰ２の電圧Ｖ２よりもさらに高くなる。ゆえに、電源電圧Ｕ１に対して電源電圧Ｕ２を大きくするほど、断絶状態における検出ポイントＰ２の電圧Ｖ２が、正常状態における検出ポイントＰ２の電圧Ｖ２よりも高くなる。

以上のように、本実施の形態に係る制御装置を備えた車両１においては、昇圧回路１１０を用いて電源電圧Ｕ２を電圧Ｕｘ（＞Ｕ２）に昇圧するとともに、分圧抵抗Ｒｘを用いて、点Ｎにおける電圧が基準電圧となるようにする。

電源電圧Ｕ２を電圧Ｕｘに昇圧することによって、断絶状態における検出ポイントＰ２の電圧Ｖ２が大きくなる。これによって、断絶状態と正常状態とにおける検出ポイントＰ２の電圧Ｖ２の差分が大きくなるので、断絶状態における検出ポイントＰ２の電圧Ｖ２が取り得る値と、正常状態における検出ポイントＰ２の電圧Ｖ２が取り得る値に重なりが生じることを防ぐことができる。ゆえに、検出される検出ポイントＰ２の電圧Ｖ２に基づいて、正常状態と断絶状態とを適切に判別することができる。

また、分圧抵抗Ｒｘを用いて、点Ｎにおける電圧が基準電圧となるようにすることによって、所定の充電規格を準拠することができる。これによって、所定の充電規格において例示された電源電圧が用いられることを想定して選定され得る充電コネクタ３００に内蔵されている電子部品などに悪影響を与えてしまうことを抑制することができる。

なお、本実施の形態においては、昇圧回路１１０を用いて電源電圧Ｕ２を昇圧する例について説明したが、電源電圧を昇圧することができればよく、上記の例に限られるものではない。たとえば、より高電圧の補機電池（たとえば２４Ｖ）を用いてもよい。

また、本実施の形態においては、昇圧回路１１０はＥＣＵ１００内に設けられる例について説明したが、電源電圧Ｕ２を昇圧することができればよく、たとえば、ＥＣＵ１００と別に設けられてもよい。

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。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて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 車両、１０ 蓄電装置、２０ メインリレー装置、２１，２２ メインリレー、３０ 充電リレー装置、３１，３２ 充電リレー、５０ モータジェネレータ、６０ 駆動輪、８０ 補機電池、８１ ＤＣ／ＤＣコンバータ、９０ インレット、１００ ＥＣＵ、１００ａ ＣＰＵ、１００ｂ メモリ、１１０ 昇圧回路、２００ ＤＣ充電器、２１０ 直流供給回路、２３０ 第１リレー装置、２３１，２３２ リレー、２４０ 補助電源、２５０ 第２リレー装置、２５１，２５２ リレー、２６０ 制御装置、２７０ 電圧計、３００ 充電コネクタ、４００ 商用電源、ＥＬ 電力線、Ｇ１，Ｇ２ 接地、Ｌ１３，Ｌ１４ 通信信号線、Ｌ１５ 第１接続信号線、Ｌ１６，Ｌ１７ 補助電源信号線、Ｌ１８ 接地線、Ｌ１９ 第２接続信号線、Ｌ２１，Ｌ２２ 電力線、Ｌ２３，Ｌ２４ 通信信号線、Ｌ２５ 第１接続信号線、Ｌ２６，Ｌ２７ 補助電源信号線、Ｌ２８ 接地線、Ｌ２９ 第２接続信号線、ＮＬ，ＰＬ 電力線、Ｐ１，Ｐ２ 検出ポイント、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５ 抵抗、Ｒｘ 分圧抵抗、ＳＷ スイッチ、Ｕ１，Ｕ２ 電源電圧。

Claims (1)

1. 車両外部の電源から充電ケーブルを介して供給される電力を用いた車載の蓄電装置の充電を制御する制御装置であって、
   前記充電ケーブルの充電コネクタは、前記車両のインレットに接続され、
   前記車両は、前記充電コネクタと前記インレットとの接続を検出するための接続信号線に電圧を供給する電力供給手段を含み、
   前記制御装置は、
   前記電力供給手段の出力電圧を予め定められている基準電圧よりも高くなるように昇圧する昇圧回路と、
   前記昇圧回路と前記接続信号線との間に設けられ、前記昇圧回路によって昇圧された電圧を分圧する分圧抵抗と、
   前記接続信号線の電圧を検出するように構成された制御部とを備え、
   前記制御部は、前記接続信号線の電圧に基づいて、前記インレットの接地端子と前記充電コネクタの接地端子とが断絶した断絶状態を検出し、
   前記断絶状態における前記接続信号線の電圧は、前記断絶状態でない場合における前記接続信号線の電圧よりも高く、かつ、前記昇圧回路によって昇圧された電圧が高くなるほど前記断絶状態でない場合における前記接続信号線の電圧との差分が大きくなり、
   前記分圧抵抗は、分圧後の電圧が前記基準電圧となるような抵抗値に設定される、制御装置。

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