能用来自外部电源的电力充电的车辆和控制车辆充电的方 法 本 非 临 时 性 申 请 基 于 2009 年 7 月 30 日 在 日 本 特 许 厅 提 交 的 日 本 专 利 申 请 No.2009-177653， 其全部内容并入此处作为参考。技术领域
本发明涉及车辆和控制车辆的方法， 特别涉及一种充电系统， 安装在车辆上的蓄 电装置可用该充电系统用车辆外的电力进行充电。 背景技术 近些年来， 包含蓄电装置 ( 例如二次电池或电容器 ) 并用从存储在蓄电装置中的 电力产生的驱动力行驶的电动车作为对环境友好的车辆吸引了人们的注意。 电动车包含例 如电气车辆、 混合动力车辆、 燃料电池车辆等。 已经提出了用发电效率高的商用电源对安装 在这种电动车上的蓄电装置进行充电的技术。
在混合动力车辆之中， 如同在电气车辆的情况下那样， 其上安装的蓄电装置可由 车辆外的电源 ( 下面也简称为 “外部电源” ) 充电的车辆是已知的。例如， “插入式混合动力 车辆” 是已知的， 其中， 通过将房屋中设置的电力插座与车辆中设置的充电端口通过充电电 缆彼此连接， 蓄电装置可用一般家庭中的电源充电。 因此， 可期望混合动力车辆的燃料效率 的改进。
日本特开 No.2009-071900( 专利文献 1) 公开了充电系统的配置， 其允许中止充电 达到消除车辆——其中， 安装在车辆上的蓄电装置可由外部电源充电——充电中止的理由 所需要的一时间段。
根据这种充电系统， 即使用于将车辆与外部电源彼此相连的充电电缆的连接器的 开关由于操作者的错误操作被关断达一短暂时间段， 在蓄电装置和充电系统保持彼此连接 的同时中止充电的待机状态可被暂时设置， 在执行正常操作后， 可恢复充电。
另 外， “SAE 电 气 车 辆 导 电 充 电 耦 合 器” ( 美 国 SAE 标 准， SAE International， 2001 年 11 月 ( 非专利文献 1)) 通过例如用于插入式车辆的标准限定了控制引导 (control pilot) 的标准。 控制引导具有给出电力可在充电电缆和车辆之间供给的通知或通过从发送 器向控制引导线发送方波信号 ( 下面也称为引导信号 ) 发布开始充电的指示的功能。
在北美等区域中， 通过外部电源充电基本上基于上面介绍的 SAE 标准使用引导信 号进行。然而， 在其他区域中， 引导信号的使用不是必然需要的， 也可进行通过不使用引导 信号的充电电缆由外部电源的充电。
在这种情况下， 如果车辆进行仅仅被适应于使用引导信号的充电电缆的控制， 车 辆不能通过不使用引导信号的充电电缆进行充电。
发明内容
做出本发明以解决上面的问题。本发明的目的在于提供一种用于车辆的充电系统， 其中， 安装在车辆上的蓄电装置可由车辆外部的电源充电， 且充电可在无论是否存在来 自充电电缆的引导信号的情况下进行。
简言之， 本发明指向一种通过充电电缆用由外部电源供给的电力充电的车辆， 且 充电电缆包含用于对从外部电源供到车辆的电力进行传送的电力线以及用于连接到车辆 的、 在车辆侧设置在电力线的末端部分的第一连接部分。车辆包含蓄电装置、 电压检测器、 用于连接到第一连接部分的入口、 充电装置和第一控制装置。蓄电装置被配置为用由外部 电源供给的电力充电。电压检测器被配置为对由外部电源供给的电源电压进行检测。充电 装置对通过入口由外部电源供给的电力进行转换并对蓄电装置进行充电。 第一控制装置能 够向充电电缆发送信号以及从充电电缆接收信号， 并对充电装置进行控制。 另外， 第一控制 装置具有第一模式和第二模式两种充电开始模式。第一控制装置包含模式选择单元， 该单 元用于根据充电电缆的类型在第一模式和第二模式之间切换。
优选为， 在第一模式中， 充电基于由电压检测器检测到的电源电压开始。 在第二模 式中， 充电基于来自充电电缆的引导信号开始。当充电电缆为不能截止由外部电源供给的 电力的电缆时， 模式选择单元选择第一模式， 当充电电缆为能够截止由外部电源供给的电 力的电缆时， 选择第二模式。
优选为， 第一控制装置还包含充电控制单元， 该单元被配置为 ： 在第一模式被选择 时， 当由电压检测器检测到的电压高于第一基准值时， 使得充电装置开始充电。
优选为， 能够截止的电缆还包含第二控制装置， 该装置能够向第一控制装置发送 以及从第一控制装置接收信号。 另外， 引导信号为从第二控制装置发送到第一控制装置的、 与能够截止的电缆的连接状态有关的信号。 模式选择单元基于引导信号判断充电电缆为能 够截止的电缆。
优选为， 当引导信号具有高于第二基准值的电位时， 模式选择单元判断为充电电 缆为能够截止的电缆。
优选为， 第一控制装置还包含充电控制单元， 该单元被配置为 ： 当充电电缆为能够 截止的电缆时， 以及当引导信号具有第二基准值和高于第二基准值的第三基准值之间的电 位时， 使得充电装置开始充电。
优选为， 能够截止的电缆还包含继电器， 继电器能够基于来自第一控制装置的控 制命令在供给与截止从外部电源供到车辆的电力之间进行切换。另外， 第一控制装置还包 含故障判断单元， 该单元被配置为 ： 当充电电缆为能够截止的电缆时， 基于对于继电器的控 制命令和由电压检测器检测到的电压来判断充电电缆的故障状态。 充电控制单元在故障判 断单元判断为充电电缆故障时停止充电操作。
优选为， 当用于继电器的控制命令为断开继电器的命令时， 且当由电压检测器检 测到的电压高于规定值时， 故障判断单元判断为充电电缆故障。
优选为， 当用于继电器的控制命令为闭合继电器的命令时， 且当由电压检测器检 测到的电压低于规定值时， 故障判断单元判断为充电电缆故障。
根据本发明另一实施形态， 提供了一种对用通过充电电缆由外部电源供给的电力 充电的车辆进行控制的方法。 充电电缆包含用于传送从外部电源供到车辆的电力的电力线 以及用于连接到车辆的、 在车辆侧设置在电力线末端部分的第一连接部分。 车辆包含 ： 蓄电 装置， 该装置被配置为用由外部电源供给的电力充电 ； 电压检测器， 其被配置为检测由外部电源供给的电源电压 ； 用于连接到第一连接部分的入口 ； 充电装置， 用于对通过入口由外 部电源供给的电力进行转换， 并对蓄电装置进行充电。 该方法具有第一模式和第二模式， 在 第一模式中， 充电基于由电压检测器检测的电源电压而开始， 在第二模式中， 充电基于来自 充电电缆的引导信号而开始。该方法包含这样的步骤 ： 当充电电缆为不能截止由外部电源 供给的电力的电缆时， 选择第一模式 ； 当充电电缆为能够截止由外部电源供给的电力的电 缆时， 选择第二模式。
因此， 根据本发明， 在安装于车辆的蓄电装置能由车辆外部的电源充电的车辆用 充电系统中， 充电可在无论是否存在来自充电电缆的引导信号的情况下进行。
结合附图， 由下面对本发明的详细说明， 将明了本发明的前述以及其他目的、 特 征、 实施形态和优点。 附图说明 图 1 为根据当前实施例的用于电动车 10 的充电系统的原理图， 其使用了使用引导 信号 CPLT 进行充电的充电电缆 300 ；
图 2 进一步详细示出了图 1 中所示的充电电路 ；
图 3 为根据当前实施例的用于电动车 10 的充电系统的原理图， 其使用不用引导信 号 CPLT 进行充电的充电电缆 300# ；
图 4 为一定时图， 其示出了当前实施例中使用引导信号 CPLT 进行充电的充电开始 控制 ；
图 5 为一定时图， 其示出了当前实施例中不用引导信号 CPLT 进行充电的充电开始 控制 ；
图 6 为一定时图， 其示出了发生 CCID 继电器 332 闭合状态下的固着 (fixation) 故障的情况 ；
图 7 为一定时图， 其示出了发生 AC 线开路故障的情况 ；
图 8 为一功能框图， 其示出了当前实施例中由车辆 ECU 170 执行的充电开始控 制；
图 9 为一流程图， 其示出了当前实施例中由车辆 ECU 170 进行的充电开始控制处 理的细节 ；
图 10 为一流程图， 其示出了在 “模式 1” 被选择为充电模式之后在图 9 的 S620A 中 由车辆 ECU 170 执行的充电开始处理的细节 ；
图 11 为一流程图， 其示出了在 “模式 2” 被选择为充电模式之后在图 9 的 S620B 中 由车辆 ECU 170 执行的充电开始处理的细节。
具体实施方式
下面将参照附图详细介绍本发明一实施例。在图中， 为相同或对应的元件分配相 同的参考标号， 且不重复对其进行介绍。
图 1 为根据当前实施例的用于电动车 10 的充电系统的原理图。注意， 电动车 10 的配置不特别受到限制， 只要其能用来自可由外部电源充电的蓄电装置的电力行驶。电动 车 10 包括例如混合动力车辆、 电气车辆、 燃料电池车辆等。另外， 电动车以外的包含可充电蓄电装置的任何车辆——例如能使用内燃机行驶的车辆——也可适用。
图 1 所示实施例中使用的充电电缆 30 为能够向以及从电动车 10 发送以及接收弑 导信号 CPLT 的电缆。使用这种电缆的充电因此被称为 “充电模式 2” ， 这样的充电电缆也被 称为 “模式 2 电缆” 。另一方面， 如将在后面联系图 3 所介绍的， 使用不发送以及接收引导信 号 CPLT 的电缆进行充电被称为 “充电模式 1” ， 这样的充电电缆也被称为 “模式 1 电缆” 。
参照图 1， 电动车 10 包含入口 270、 继电器 155 与 190、 充电装置 160、 蓄电装置 150、 电动机驱动装置 180、 电动发电机 ( 下面也称为 “MG” )120、 车轮 130。另外， 电动车 10 还包 含车辆 ECU( 电子控制单元 )170 和电压传感器 182。
充电电缆 300 的连接器 310 被连接到入口 270。
充电装置 160 通过电力线 ACL1 与 ACL2 经由继电器 190 连接到入口 270。另外， 充 电装置 160 经由继电器 155 连接到蓄电装置 150。基于来自车辆 ECU 170 的控制信号 CHR， 充电装置 160 将由车辆外部的电源 402 馈送的 AC 电力转换为蓄电装置 150 可由之进行充 电的 DC 电力， 并将 DC 电力供到蓄电装置 150。
蓄电装置 150 为被配置为使得其能被充电以及放电的蓄电元件。蓄电装置 150 包 括例如锂离子电池、 镍金属氢化物电池或铅酸电池等的二次电池， 或例如电气双层电容器 等的蓄电元件。 蓄电装置 150 存储由充电装置 160 转换的 DC 电力。蓄电装置 150 被连接到用于 驱动 MG 120 的电动机驱动装置 180， 且其供给将用于驱动车辆的 DC 电力。同时， 蓄电装置 150 存储由 MG 120 产生的电力。
蓄电装置 150 还包含连接在连接到蓄电装置 150 的电力线之间的电压传感器 ( 未 示出 ) 以及在正电极侧或负电极侧连接到电力线的电流传感器 ( 未示出 )， 并向车辆 ECU 170 输出由电流传感器检测的电流信号和输出电压的值。
电动机驱动装置 180 连接到蓄电装置 150 和 MG 120。电动机驱动装置 180 在车 辆 ECU 170 的控制下将由蓄电装置 150 供给的电力转换为用于驱动和控制 MG 120 的电力。 电动机驱动装置 180 被配置为例如包含三相变换器。
MG 120 用介于其间的未示出的动力分割装置、 未示出的减速齿轮或类似物连接到 电动机驱动装置 180 和车轮 130。MG 120 接收供自电动机驱动装置 180 的电力， 并产生用 于使得电动车 10 行驶的驱动力。同时， MG120 接收来自车轮 130 的旋转力并产生 AC 电力， 以便响应于来自车辆 ECU170 的再生转矩指令产生再生制动力。 MG 120 由例如三相 AC 电动 发电机来实现， 其包含具有嵌入的永磁体的转子以及具有 Y 形连接的三相线圈的定子。
在除了 MG 120 以外裁有发动机 ( 未示出 ) 的混合动力车中， 车辆 ECU170 进行控 制， 使得达到来自发动机和 MG 120 的驱动力的驱动力之间的最优比。
电压传感器 182 设置在电力线 ACL1 和 ACL2 之间， 且其检测由外部电源 402 提供 的电力的电压。电压传感器 182 向车辆 ECU 170 输出电压检测值 VAC。
继电器 190 在各个电力线 ACL1 与 ACL2 的某个中点上插入。继电器 190 受到来自 车辆 ECU 170 的控制信号 SE1 控制。继电器 190 在对由外部电源 402 供到充电装置 160 的 电力进行供给和截止之间进行切换。
继电器 155 设置在将充电装置 160 和蓄电装置 150 彼此连接的路径中。继电器 155 在来自车辆 ECU 170 的控制信号 SE2 的控制下在开始和停止蓄电装置 150 的充电之间
进行切换。尽管当前实施例被配置为使得继电器 155 与蓄电装置 150 分立地设置， 继电器 155 可被包含在蓄电装置 150 中。
车辆 ECU 170 包含 CPU( 中央处理单元 )、 蓄电装置、 输入 / 输出缓冲器——其中的 任何一个没有在图 1 中示出——且接收来自各个传感器或类似物的信号， 向各个装置输出 控制指令， 并控制电动车 10 和各个装置。注意， 这样的控制不限于使用软件的处理， 专用硬 件 ( 电子电路 ) 也可被构建为用于这种处理。
车辆 ECU 170 通过入口 270 接收来自充电电缆 300 的电缆连接信号 CNCT 和引导 信号 CPLT 的输入。另外， 车辆 ECU 170 接收来自电压传感器 182 的所接收电力的电压检测 值 VAC 的输入。
另外， 车辆 ECU 170 接收来自设置在蓄电装置 150 中的各个传感器 ( 未示出 ) 的 电流、 电压、 温度检测值的输入， 并计算指示蓄电装置 150 的充电状态 ( 下面也称为 “SOC” ) 的状态量。
于是， 车辆 ECU 170 基于这样的信息对充电装置 160、 继电器 155 与 190 以及类似 物进行控制， 以便对蓄电装置 150 进行充电。
充电电缆 300 包含在车辆侧设置在末端部分的连接器 310、 在外部电源侧设置在 末端部分的插头 320、 充电电路中断装置 ( 下面也称为 “CCID” )330、 用于通过将这些装置彼 此连接来输入和输出电力以及控制信号的电气线部分 340。 电气线部分 340 包含 ： 电气线部分 340A， 用于将插头 320 和 CCID 330 彼此连接 ； 电气线部分 340B， 用于将连接器 310 和 CCID 330 彼此连接。除此之外， 电气线部分 340 包 含电力线 341， 用于传送来自外部电源 402 的电力。
充电电缆 300 通过充电电缆 300 的插头 320 连接到外部电源 402( 例如商用电源 ) 的电力插座 400。 另外， 设置在电动车 10 的车体中的入口 310 和充电电缆 300 的连接器 310 彼此连接， 使得来自车辆外部的电源 402 的电力被传送到电动车 10。充电电缆 300 可移除 地附着到外部电源 402 以及电动车 10。
用于对连接器 310 的连接进行检测的连接检测电路 312 被设置在连接器 310 内， 连接检测电路 312 检测入口 270 和连接器 310 之间的连接状态。连接检测电路 312 经由入 口 270 向电动车 10 的车辆 ECU 170 输出表示连接状态的电缆连接信号 CNCT。
连接检测电路 312 可由如图 1 所示的限制开关实现， 使得电缆连接信号 CNCT 的电 位在连接器 310 被连接到入口 270 时达到 0V。或者， 连接检测电路 312 可由电阻器 ( 未示 出 ) 实现， 其具有规定的电阻值， 使得电缆连接信号 CNCT 的电位在连接时下降到规定电位。 在任何情况下， 由于车辆 ECU 170 检测电缆连接信号 CNCT 的电位， 连接器 310 到入口 270 的连接得到检测。
CCID 330 包含 CCID 继电器 332 和控制引导电路 334。CCID 继电器 332 在充电电 缆 300 内的电力线 341 中插入。CCID 继电器 332 由控制引导电路 334 进行控制。在 CCID 继电器 332 被关闭时， 电气路径在充电电缆 300 中断开。另一方面， 当 CCID 继电器 332 被 开启时， 电力从外部电源 402 被供到电动车 10。
控制引导电路 334 通过连接器 310 和入口 270 向车辆 ECU 170 输出引导信号 CPLT。 引导信号 CPLT 为用于向车辆 ECU 170 通知来自控制引导电路 334 的充电电缆 300 的额定 电流的信号。另外， 基于由车辆 170 控制的引导信号 CPLT 的电位， 引导信号 CPLT 也被车辆
ECU 170 用作 CCID 继电器 332 的远程控制的信号。控制引导电路 334 基于引导信号 CPLT 的电位的变化来控制 CCID 继电器 332。也就是说， 引导信号 CPLT 在车辆 ECU 170 和 CCID 330 之间被发送和接收。
图 2 进一步详细地示出了图 1 所示充电电路。注意， 图 2 中与图 1 有相同参考标 号的重复元件将不再重复进行介绍。
参照图 2， 除了 CCID 继电器 332 和控制引导电路 334 以外， CCID 330 还包含电磁 线圈 606、 漏电检测器 608、 CCID 控制单元 610、 电压传感器 650、 电流传感器 660。另外， 控 制引导电路 334 包含振荡装置 602、 电阻器元件 R1、 电压传感器 604。
CCID 控制单元 610 包含 CPU、 存储装置、 输入 / 输出缓冲器——其中的任何一个没 有示出——且在各个传感器和控制引导电路 334 之间接收和输出信号并控制充电电缆 300 的充电操作。
振荡装置 602 在由电压传感器 604 检测到的引导信号 CPLT 的电位处于预定电位 时输出非振荡信号。 当引导信号 CPLT 的电位从上述预定电位下降时， 振荡装置 602 在 CCID 控制单元 610 的控制下输出以预定频率 ( 例如 1kHz) 和占空比振荡的信号。
如下面将参照图 4 所介绍的， 引导信号 CPLT 的电位也可由车辆 ECU170 控制。另 外， 占空比基于能从外部电源 402 经过充电电缆 300 供到电动车 10 的额定电流来设置。
当引导信号 CPLT 的电位如上所述地从预定电位降低时， 引导信号 CPLT 以预定的 周期 T 振荡。这里， 引导信号 CPLT 的脉冲宽度 Ton 基于可从外部电源 402 经过充电电缆 300 供到电动车 10 的额定电流来设置。也就是说， 基于由脉冲宽度 Ton 与周期 T 的比值指 示的占空比， 控制引导电路 334 通过使用引导信号 CPLT 向电动车 10 的车辆 ECU 170 通知 额定电流。
注意， 对于各个充电电缆 300 确定额定电流， 额定电流取决于充电电缆 300 的类型 而不同。因此， 引导信号 CPLT 的占空比也对于各个充电电缆 300 不同。
基于通过控制引导线 L1 接收的引导信号 CPLT 的占空比， 电动车 10 的车辆 ECU 170 可检测能从外部电源 402 通过充电电缆 300 供到电动车 10 的额定电流。
当引导信号 CPLT 的电位被车辆 ECU 170 进一步降低时， 控制引导电路 334 向电磁 线圈 606 供给电流。电磁线圈 606 在电流从控制引导电路 334 被供给时产生电磁力， 并闭 合 CCID 继电器 332 的触点， 以便设置 ON 状态。
漏电检测器 608 被设置在 CCID 330 内的充电电缆 300 中的电力线 341 的某个中 点上， 且其检测是否发生漏电。具体而言， 漏电检测器 608 检测以彼此相反的方向流经一对 电力线 341 的电流之间的平衡状态， 并在丧失该平衡状态时检测到漏电的发生。尽管没有 特别示出， 当漏电检测器 608 检测到漏电时， 馈送到电磁线圈 606 的电力被截止， CCID 继电 器 332 的触点被断开， 从而设置 OFF 状态。
当充电电缆 300 的插头 320 被插入电力插座 400 时， 电压传感器 650 检测外部电源 402 的电压， 并向 CCID 控制单元 610 通知该检测值。电流传感器 660 检测流经电力线 341 的充电电流， 并向 CCID 控制单元 610 通知该检测值。
如上所述， 包含在连接器 310 中的连接检测电路 312 由例如限制开关实现。触点 在连接器 310 被连接到入口 270 时闭合， 且触点在连接器 310 从入口 270 断开时断开。
当连接器 310 从入口 270 断开时， 连接检测电路 312 在连接信号线 L3 上产生电缆连接信号 CNCT， 由包含在车辆 ECU 170 中的上拉电阻器 R10 和电源节点 511 的电压决定的 电压信号。另一方面， 当连接器 310 被连接到入口 270 时， 连接信号线 L3 的电位达到 0V， 这 是因为连接信号线 L3 短路到接地线 L2。
注意， 连接检测电路 312 也可由下拉电阻器 ( 未示出 ) 实现。在这种情况下， 在连 接器 310 被连接到入口 270 时， 由电源节点 511 的电压和上拉电阻器 R10 以及由此下拉电 阻器决定的电压信号在连接信号线 L3 上产生。
无论上面所介绍的限制开关和下拉电阻器中的哪一个可实现连接检测电路 312， 通过检测在连接信号线 L3 上产生的电位 ( 也就是说， 电缆连接信号 CNCT 的电位 )， 车辆 ECU 170 可检测连接器 310 的连接状态。
同时， 另一方面， 除了上面介绍的电源节点 511 以及上拉电阻器 R10 以外， 车辆 ECU 170 还包含电阻器电路 502、 输入缓冲器 504 和 506、 CPU508。电阻器电路 502 包含下拉电 阻器 R2 和 R3 以及开关 SW1 与 SW2。下拉电阻器 R2 和开关 SW1 串联连接在引导信号 CPLT 通过其传送的控制引导线 L1 和车辆地 512 之间。下拉电阻器 R3 和开关 SW2 也串联连接在 控制引导线 L1 和车辆地 512 之间。开关 SW1 和 SW2 分别响应于来自 CPU508 的控制信号 S1 和 S2 被控制为 ON 或 OFF。 电阻器电路 502 为用于控制来自电动车 10 侧的引导信号 CPLT 的电位的电路。
输入缓冲器 504 接收来自控制引导线 L1 的引导信号 CPLT， 并向 CPU508 输出所接 收的引导信号 CPLT。输入缓冲器 506 接收来自连接到连接器 310 的连接检测电路 312 的连 接信号线 L3 的电缆连接信号 CNCT， 并向 CPU 508 输出所接收到的电缆连接信号。如上面 介绍的， 电压被车辆 ECU 170 施加到连接信号线 L3， 电缆连接信号 CNCT 的电位根据连接器 310 到入口 270 的连接而变化。因此， 通过检测电缆连接信号 CNCT 的电位， CPU 508 可检测 连接器 310 的连接状态。
CPU 508 分别从输入缓冲器 504 和 506 接收引导信号 CPLT 和电缆连接信号 CNCT。
CPU 508 检测电缆连接信号 CNCT 的电位， 并检测连接器 310 的连接状态。
另外， 通过检测引导信号 CPLT 的振荡状态和占空比， CPU 508 如上面所介绍的那 样检测充电电缆 300 的额定电流。
通过基于电缆连接信号 CNCT 的电位和引导信号 CPLT 的振荡状态对用于相应的开 关 SW1 和 SW2 的控制信号 S1 和 S2 进行控制， CPU 508 控制引导信号 CPLT 的电位。因此， CPU 508 可远程控制 CCID 继电器 332。电力因此从外部电源 402 通过充电电缆 300 传送到 电动车 10。
参照图 1 和 2， 当 CCID 继电器 332 的触点闭合时， CPU 508 发出控制信号 SE1， 以 便闭合继电器 190 的触点。因此， 来自外部电源 402 的 AC 电力被提供给充电装置 160， 外部 电源 402 对蓄电装置 150 充电的准备完成。于是， CPU 508 输出控制信号 CHR 到充电装置 160 以转换电力， 并发布控制信号 SE2， 以便闭合继电器 155 的触点， 由此对蓄电装置 150 充 电。
在北美等区域中， 如上所述使用引导信号 CPLT 充电的充电系统的配置已经标准 化。然而， 在其他的区域中， 被配置为在不使用引导信号 CPLT 的情况下进行充电的充电系 统也是可用的。因此， 在通过使用外部电源对车辆充电时， 不仅仅是使用引导信号 CPLT 进 行充电的电缆 ( 模式 2 电缆 )， 在不使用引导信号 CPLT 的情况下进行充电的电缆 ( 模式 1
电缆 ) 也在某些情况下使用， 适用于通过使用任何电缆进行充电的车辆是人们想要的。
图 3 为在不使用引导信号 CPLT 的发送和接收的情况下用于充电的 “充电模式 1” 被使用的实例中的用于电动车 10 的充电系统的原理图。图 3 示出了图 1 中的充电电缆 300 已经由作为 “模式 1 电缆” 的充电电缆 300# 代替但电动车 10 的配置与图 1 相同的实例。图 3 中与图 1 具有相同参考标号的重复元件将不再重复进行介绍。
参照图 3， 充电电缆 300# 包含设置在将被连接到车辆的末端部分的连接器 310#、 设置在将被连接到外部电源的末端部分的插头 320#、 用于连接器 310# 和插头 320# 之间的 彼此连接的电力线部分 340#， 电力线部分 340# 用于电力和控制信号的输入和输出。
电力线部分 340# 包含电力线 341#， 用于传送来自外部电源 402 的电力。
充电电缆 300# 通过充电电缆 300# 的插头 320# 连接到外部电源 402( 例如商用电 源 ) 的电力插座 400。另外， 设置在电动车 10 的车体中的入口 270 和充电电缆 300# 的连接 器 310# 彼此连接， 使得来自车辆外部电源 402 的电力被传送到电动车 10。充电电缆 300# 可移除地附着到外部电源 402 以及电动车 10。
用于对连接器 310# 的连接进行检测的连接检测电路 312# 被设置在连接器 310# 中， 连接检测电路 312# 检测入口 270 和连接器 310# 之间连接的状态。连接检测电路 312# 经由入口 270 向电动车 10 的车辆 ECU 170 输出表示连接状态的电缆连接信号 CNCT。 连接检测电路 312# 可如图 1 中的连接检测电路 312 的情况下那样由限制开关实 现， 或者可由具有规定电阻值的电阻器 ( 未示出 ) 实现。在 “充电模式 1” 中， 连接检测电路 312# 不是必然需要的， 且也可使用连接器 310# 不包含连接检测电路 312# 的配置。
如图 3 所示， 充电电缆 300# 不像图 1 的充电电缆 300 那样包含 CCID330。也就是 说， 插头 320# 和连接器 310# 通过电力线部分 340# 直接彼此连接。因此， 当充电电缆 300# 连接到外部电源 402 和电动车 10 二者时， 来自外部电源 402 的 AC 电力直接被供到电动车 10。
由于引导信号 CPLT 不是从充电电缆 300# 输入到电动车 10， 车辆 ECU170 不能如图 1、 2 中那样基于引导信号 CPLT 的振荡状态和电位来控制充电的开始和停止。因此， 在 “充 电模式 1” 中， 车辆 ECU 170 基于由电压传感器 182 检测到的 AC 电压 VAC 和电缆连接信号 CNCT 来确定充电模式 ( 如果连接器 310# 包含连接检测电路 312#)， 并控制充电的开始。
下面将参照图 4 和 5 介绍上面两种充电模式中的充电开始控制。
图 4 为一定时图， 其示出了 “充电模式 2” 中的充电开始控制， 也就是说， 在使用引 导信号 CPLT 时。 图 4 中的横坐标表示时间， 纵坐标表示电源插头 320 的连接状态、 电压传感 器 182 检测到的 AC 电压 VAC、 引导信号 CPLT 的电位、 电缆连接信号 CNCT 的状态、 开关 SW1 与 SW2 的状态、 CCID 继电器 332 的状态、 充电模式、 所进行的充电处理的状态。
参照图 2 和 4， 直到时刻 t1， 充电电缆 300 不连接到电动车 10 也不连接到外部电 源 402。在这种状态下， 各个开关和 CCID 继电器 332 处于 OFF 状态， 引导信号 CPLT 的电位 为 0V。另外， 电缆连接信号 CNCT 的电位为 V11( ＞ 0V)。
在时刻 t1， 当充电电缆 300 的插头 320 连接到外部电源 402 的电力插座 400 时， 控 制引导电路 334 在从外部电源 402 接收电力时产生引导信号 CPLT。
注意， 充电电缆 300 的连接器 310 在时刻 t1 不连接到入口 270。另外， 引导信号 CPLT 的电位为 V1( 例如 12V)， 引导信号 CPLT 处于非振荡状态。
在时刻 t2， 当连接器 310 连接到入口 270 时， 连接检测电路 312 降低电缆连接信 号 CNCT 的电位。这里， 通过认识到引导信号 CPLT 的输入， CPU 508 认识到充电电缆 300 为 “模式 2 电缆” ， 并将 “模式 2” 选择为充电模式。
于是， CPU 508 基于检测到电缆连接信号 CNCT 的电位的降低来检测连接器 310 和 入口 270 之间的连接。作为对其的响应， CPU 508 致动控制信号 S2， 以便开启开关 SW2。于 是， 引导信号 CPLT 的电位被电阻器电路 502 中的下拉电阻器 R3 下降到 V2( 例如 9V)。
在时刻 t3， CCID 控制单元 610 检测到引导信号 CPLT 的电位下降到 V2。作为对其 的响应， CCID 控制单元 610 使得引导信号 CPLT 振荡。
当 CPU 508 检测到引导信号 CPLT 的振荡时， CPU 508 如上面所介绍的那样基于引 导信号 CPLT 的占空比检测充电电缆 300 的额定电流。
于是， CPU 508 致动控制信号 S1， 以便开启开关 SW1， 用于开始充电操作。 作为对其 的响应， 下拉电阻器 R2 将引导信号 CPLT 的电位下降到 V3( 例如 6V)( 图 4 中的时刻 t4)。
当 CCID 控制单元 610 检测到引导信号 CPLT 的电位下降到 V3 时， 在时刻 t5， CCID 继电器 332 的触点闭合， 使得来自外部电源 402 的电力通过充电电缆 300 被传送到电动车 10。 此后， 当 AC 电压 VAC 在电动车 10 中被检测到时， CPU 508 使得继电器 155( 图 1) 和继电器 190 的触点闭合， 并控制充电装置 160( 图 1)， 由此开始蓄电装置 150( 图 1) 的充 电 ( 图 4 中的时刻 t6)。
如果外部电源在充电操作正在执行时发生故障 ( 图 4 中的时刻 t7)， 到 CCID 330 的电力供给停止， 因此， 引导信号 CPLT 被设置为 0V。作为对其的响应， SW1 关闭， CCID 继电 器 332 断开， 充电处理停止。
这里， 在例如瞬时电力中断 ( 例如持续几秒 ) 等极短时间段的停电的情况下， CPU 508 可设置 “停电待机” ， 其中， 充电模式、 继电器 155 和 190、 充电装置 160 等保持在充电进 行状态， 使得充电在停电恢复之后立即恢复。 如果停电在预定的几秒过去后还不恢复， 取消 “停电待机” ， 继电器、 充电装置 160 等被设置为充电停止状态。或者， 如果连接器 310 从电 动车 10 断开 ( 例如， 如果电缆连接信号 CNCT 的电位等于或高于规定等级 )， CPU 508 不设 置 “停电待机” ， 而是立即将继电器、 充电装置 160 等设置到充电停止状态。
如果停电在 “停电待机” 期间恢复 ( 图 4 中的时刻 t8)， 引导信号 CPLT 立即达到电 位 V2， 且其被 CCID 控制单元 610 设置为振荡状态， 因为 SW2 保持为 ON。于是， CPU 508 基 于引导信号 CPLT 的振荡状态检测充电电缆 300 的额定电流， 并致动 SW1， 以便将引导信号 CPLT 的电位降低到电位 V3( 图 4 中的时刻 t9)。作为对其的响应， CCID 控制单元 610 在时 刻 t10 开启 CCID 继电器 332， 因此， 充电恢复 ( 图 4 中的时刻 t11)。
现在将参照图 5 介绍使用 “模式 1 电缆” 中的充电开始控制。图 5 的横坐标表示 时间， 纵坐标表示电源插头 320 的连接状态、 由电压传感器 182 检测的 AC 电压 VAC、 电缆连 接信号 CNCT 的状态、 充电模式、 所进行的充电处理的状态。
参照图 3 和 5， 直到时刻 t21， 充电电缆 300# 既不连接到电动车 10 也不连接到外 部电源 402。
在时刻 t21， 充电电缆 300# 的插头 320 连接到外部电源 402 的电力插座 400。这 里， 由于充电电缆 300# 不包含在充电电缆 300( 图 1) 中包含的 CCID 330( 图 1)， 引导信号
CPLT 不输出， 由车辆 ECU 170 检测的引导信号 CPLT 的电位保持在 0V。
当充电电缆 300# 的连接器 310# 在时刻 t22 连接到入口 270 时， 连接检测电路 312 降低电缆连接信号 CNCT 的电位。另外， 来自外部电源 402 的电力被供到电动车 10， 电压传 感器 182 检测所供给的 AC 电力的电压 VAC。这里， 基于不存在引导信号 CPLT 的输入且 AC 电压 VAC 被检测到的事实， 车辆 ECU 170 认识到充电电缆 300# 为 “模式 1 电缆” ， 且其将 “模 式 1” 选择为充电模式。如果充电电缆 300# 具有连接检测电路 312#， 电缆连接信号 CNCT 的 电位的降低将被加入上面的条件。
于是， 在时刻 t23， 车辆 ECU 170 使得继电器 155 和继电器 190 的触点闭合， 并控制 充电装置 160， 由此开始蓄电装置 150 的充电。
如果如图 4 所示外部电源在充电处理正在进行时发生故障， AC 电压 VAC 下降到 0V， 因此， 车辆 ECU 170 停止充电处理。甚至在 “充电模式 1” 中， 联系图 4 所介绍的 “停电 待机” 被设置。于是， 当停电在 “停电待机” 期间恢复时， 在车辆 ECU 170 重新检测到 AC 电 压 VAC( 图 5 中的时刻 t25) 后恢复充电 ( 图 5 中的时刻 t26)。
通过由此确定车辆中为充电所使用的充电电缆的类型 ( 或充电模式 ) 并据此进行 充电开始控制， 外部电源的充电可用 “模式 1 电缆” 和 “模式 2 电缆” 的任何电缆来进行。
这里， 在 “充电模式 2” 中， 常常采用 “故障检测处理” ， 其中， 车辆 ECU 170 检测例 如由于 CCID 继电器 332 故障引起的继电器固着或电力线 341 断裂等故障。
然而， 如果在由外部电源进行的充电可如上所述地通过使用 “模式 1 电缆” 和 “模 式 2 电缆” 的任何电缆进行的实例中不变地进行 “故障检测处理” ， 当使用 “模式 1 电缆” 时， 作出故障的错误判断。因此， 这种 “故障检测处理” 应当仅仅在 “充电模式 2” 中进行。
图 6 和 7 为定时图， 用于示出上面的 “故障检测处理” 中的判断方法。图 6 为发生 CCID 继电器 332 的闭合状态中的固着故障的情况下的定时图， 图 7 为发生 CCID 继电器的开 路状态下的固着或电力线 341 断开 ( 下面也称为 “AC 线开路故障” ) 的情况下的定时图。
参照图 2 和 6， 在使用 “模式 2 电缆” 的情况下， 在正常运行中， AC 电压 VAC 仅仅在 CCID 继电器 332 闭合时检测到。然而， 如果 CCID 继电器 332 固着在闭合状态， 插头 320 和 充电电缆 300 的连接器 310 分别到外部电源 402 和电动车 10 的连接将导致电力从外部电 源 402 到电动车 10 的传送。因此， 在时刻 t32， 电压传感器 182 检测 AC 电压 VAC。这里， 基 于尽管用于 CCID 继电器 332 的驱动指令——也就是说， 用于开启开关 SW1 的命令——没有 输出但检测到 AC 电压 VAC， CPU 508 判断为发生 CCID 继电器 332 闭合状态中的固着故障。 因此， CPU 508 进行紧急停止操作， 以便停止充电处理。
同时， 参照图 2 和 7， 当在使用 “模式 2 电缆” 的同时发生 AC 线开路故障时， 尽管 闭合 CCID 继电器 332 的命令在图 7 中的时刻 t45-t47 被输出， AC 电压 VAC 没有被检测到。 当检测到这样的状态时， CPU 508 判断为发生 AC 线开路故障。因此， CPU 508 进行紧急停止 操作， 以便停止充电处理。
在 “充电模式 1” 的情况下， 如联系图 5 所介绍， AC 电源 VAC 在充电电缆 330# 连 接到外部电源 402 和电动车 10 的时间点上被检测到。由于充电电缆 330# 不输出引导信号 CPLT， CPU 508 不输出用于驱动 CCID 继电器 332 的指令。因此， 与上面联系图 6 所介绍的 在 CCID 继电器 332 闭合状态下的固着故障相同的条件可能得到满足， 并可能做出错误的判 断。因此， 在当前实施例中， 进行这样的充电开始控制 ： 在由外部电源进行的充电可通 过 “模式 1 电缆” 和 “模式 2 电缆” 中的任何电缆进行时， 故障检测处理仅仅在 “充电模式 2” 下进行。
图 8 为当前实施例中由车辆 ECU 170 进行的充电开始控制的原理框图。图 8 的原 理框图所示的各个功能块由硬件或车辆 ECU 170 所执行的软件处理来实现。
参照图 8， 车辆 ECU 170 包含模式选择单元 510、 故障判断单元 520 以及充电控制 单元 530。
模式选择单元 510 从充电电缆接收引导信号 CPLT 和电缆连接信号 CNCT 的输入。 另外， 模式选择单元 510 还接收由电压传感器 182 检测的 AC 电压 VAC 的输入。模式选择单 元 510 基于这些输入信号来判断 “模式 1 电缆” 与 “模式 2 电缆” 中的哪一个被连接为充电 电缆。模式选择单元 510 根据这种判断来选择充电模式， 并向故障判断单元 520 和充电控 制单元 530 输出指示所选择充电模式的模式信号 MOD。
故障判断单元 520 接收来自模式选择单元 510 的模式信号 MOD 和由电压传感器 182 检测的 AC 电压 VAC 的输入。另外， 故障判断单元 520 还从充电控制单元 530 接收用于 开关 SW1 的控制信号 S1 的输入， 该信号为用于驱动 CCID 继电器 332 的指令。当模式信号 MOD 指示 “充电模式 2” 时， 基于 AC 电压 VAC 和控制信号 S1， 故障判断单元 520 判断是否发 生结合图 6、 7 所介绍的 CCID 继电器 332 闭合状态下的固着故障或 AC 线开路故障。于是， 故障判断单元 520 向充电控制单元 530 输出表示判断结果的故障检测信号 FLT。
充电控制单元 530 从充电电缆接收引导信号 CPLT 和电缆连接信号 CNCT 的输入。 另外， 充电控制单元 530 还从模式选择单元 510 接收模式信号 MOD 的输入， 从故障判断单元 520 接收故障检测信号 FLT， 并接收 AC 电压 VAC。
于是， 当模式信号 MOD 指示 “充电模式 1” 时， 基于 AC 电压 VAC， 充电控制单元 530 分别向继电器 190 和继电器 155 输出用于驱动继电器 190 和继电器 155 的控制信号 SE1 和 SE2， 并向充电装置 160 输出用于驱动充电装置 160 的控制信号 CHR。
当模式信号 MOD 指示 “充电模式 2” 时， 基于引导信号 CPLT 和电缆连接信号 CNCT， 充电控制单元 530 最初分别向开关 SW1 和 SW2 输出用于驱动电阻器电路 502 内的开关 SW1 和 SW2 的控制信号 S1 和 S2。这里， 充电控制单元 530 也向故障判断单元 520 输出控制信号 S1。
图 9 为一流程图， 其示出了由当前实施例中的车辆 ECU 170 进行的充电开始控制 处理的细节。图 9 以及将在后面介绍的图 10、 11 所示的流程图中的处理作为预先存储在车 辆 ECU 170 中的程序执行， 每隔规定的周期， 其由主程序调用和执行。或者， 关于某些步骤， 处理也可通过构建专用的硬件 ( 电子电路 ) 来进行。
参照图 2 和图 9， 车辆 ECU 170 在步骤 ( 下面， 步骤简称为 S)600 中判断引导信 号 CPLT 的电位是否高于规定的基准值 α1， 也就是说， 所连接的充电电缆是否为 “模式 2 电 缆” 。
当引导信号 CPLT 的电位高于规定基准值 α1 时， 也就是说， 当所连接的充电电缆 为 “模式 2 电缆” 时 ( 步骤 S600 中的是 )， 处理进行到 S610， 图 8 中的车辆 ECU 170 的模式 选择单元 510 将 “模式 2” 选择为充电模式。于是， 过程进行到 S620B， 车辆 ECU 170 基于所 选择的充电模式进行将在下面联系图 11 介绍的充电开始处理。另一方面， 当引导信号 CPLT 的电位不高于规定基准值 α1 时 (S600 中的否 )， 过程 进行到 S630， 车辆 ECU 170 于是判断 AC 电压 VAC 是否高于规定基准值 α2。
当 AC 电压 VAC 高于规定基准值 α2 时 (S630 中的是 )， 过程进行到 S640， 图 8 中的 车辆 ECU 170 的模式选择单元 510 将 “模式 1” 选择为充电模式。于是， 过程进行到 S620A。
接着， 在 S620A 中， 车辆 ECU 170 基于所选择的充电模式进行将在后面联系图 10 介绍的充电开始处理。
另一方面， 当 AC 电压 VAC 不高于规定基准值 α2 时 (S630 中的否 )， 引导信号 CPLT 不被输入， AC 电压 VAC 没有被检测到。因此， 车辆 ECU170 判断为充电不能进行， 且不执行 充电开始处理， 过程返回到主程序。
当电缆连接信号 CNCT 从 “模式 1 电缆” 输入时， 在考虑连接器是否被连接的情况 下， 在 S630 中可基于电缆连接信号 CNCT 做出判断。
图 10 为一流程图， 用于示出当 “模式 1” 被选择为充电模式时， 在图 9 的 S620A 中 由车辆 ECU 170 执行的充电开始处理的细节。
参照图 3 和 10， 车辆 ECU 170 在 S710 中判断 AC 电压 VAC 是否高于规定的基准值 α2。 当 AC 电压 VAC 高于规定基准值 α2 时 (S710 中的是 )， 停电不发生， 过程进行到 S720。图 8 中的车辆 ECU 170 的充电控制单元 530 输出用于驱动继电器 155 和 190 的控制 信号 SE1 和 SE2， 并输出用于控制充电装置 160 的控制信号 CHR， 由此开始实际充电。
另一方面， 当 AC 电压 VAC 不高于规定基准值 α2 时 (S710 中的否 )， 车辆 ECU 170 判断为发生停电， 过程进行到 S730， 车辆 ECU 170 将电动车 10 设置到 “停电待机” 状态。具 体而言， 车辆 ECU 170 将充电模式保持在当前的 “模式 1” ， 并使继电器 155、 190 保持在闭合 状态。
于是， 车辆 ECU 170 在 S740 中判断在保持 “停电待机” 状态的情况下规定的时间 段是否已经过去。例如， 此规定时间段可被设置为大约 7 到 10 秒。
当规定时间段尚未过去时 (S740 中的否 )， 过程返回到主程序。 在后续的处理周期 中， 车辆 ECU 170 等待规定时间段的过去。
当规定时间段已经过去时 (S740 中的是 )， 车辆 ECU 170 在步骤 S750 中取消 “停 电待机” 状态， 将充电模式设置回到初始值， 并使继电器 155、 190 断开。
如果停电在规定时间段过去之前恢复， 在 S710 中选择是， 恢复充电 (S720)。当充 电被恢复时， 尽管没有示出， S740 中的规定时间段的量被复位。
图 11 为一流程图， 其示出了当 “模式 2” 被选择为充电模式时在图 9 的 S620B 中由 车辆 ECU 170 执行的充电开始处理的细节。
回到图 1 和 11， 车辆 ECU 170 在 S810 中判断引导信号 CPLT 是否振荡。
当引导信号 CPLT 振荡时 (S810 中的是 )， 不发生停电， 且过程进行到 S820， 在那 里， 判断是否发生 CCID 继电器 332 的闭合状态下的固着故障。 具体而言， 判断用于开关 SW1 的控制信号 S1——其为用于驱动 CCID 继电器 332 的指令——是否无效以及 AC 电压 VAC 是 否高于基准值 α3。
当发生 CCID 继电器 332 的闭合状态下的固着故障时 (S820 中的是 )， 车辆 ECU 170 在 S860 中判断为检测到 CCID 继电器 332 的闭合状态下的固着故障， 并进行发布警报或指
示故障的类似物的处理， 过程进行到 S870。
另一方面， 当没有发生 CCID 继电器 332 的闭合状态下的固着故障时 (S820 中的 否 )， 车辆 ECU 170 在 S830 中致动控制信号 S1， 以便闭合 CCID 继电器 332。
于示， 车辆 ECU 170 在 S840 中判断 AC 线开路故障是否发生。具体而言， 判断控制 信号 S1 是否被致动以及 AC 电压 VAC 是否高于基准值 α3。
当不存在 AC 线开路故障时 (S840 中的是 )， 过程进行到 S850。车辆 ECU 170 判断 为没有检测到故障， 图 8 所示的其中的充电控制单元 530 输出用于驱动继电器 155、 190 的 控制信号 SE1、 SE2， 并输出用于控制充电装置 160 的控制信号 CHR， 由此开始实际充电。
另一方面， 当存在 AC 线开路故障时 (S840 中的否 )， 车辆 ECU 170 在 S890 中判断 为检测到 AC 线开路故障， 并进行发布警报或指示故障的类似物的处理， 过程进行到 S870。
在 S870 中， 由于发生了 CCID 继电器 332 在闭合状态下的固着故障或是 AC 线开路 故障， 车辆 ECU 170 解除致动控制信号 S1， 从而断开 CCID 继电器 332。当控制信号 S1 在一 开始无效时， 该状态被保持。
此后， 过程进行到 S880， 车辆 ECU 170 进行紧急停止处理， 以便中止充电处理。
另一方面， 当在 S810 中做出否的判断时， 也就是说， 当发生停电时， 过程进行到 S900， 车辆 ECU 170 解除致动控制信号 S1， 以便断开 CCID 继电器 332。 接着， 过程进行到 S910， 车辆 ECU 170 将电动车 10 设置到 “停电待机” 状态。具体 而言， 车辆 ECU 170 将充电模式保持为当前的 “模式 2” ， 并使继电器 155 和 190 保持在闭合 状态。
于是， 车辆 ECU 170 在 S920 中判断在保持 “停电待机” 状态的情况下规定的时间 段是否已经过去。此规定时间段可被设置为例如大约 7 到 10 秒。
当规定时间段尚未过去时 (S920 中的否 )， 过程返回到主程序。 在后续的处理周期 中， 车辆 ECU 170 等待规定时间段的过去。
当规定时间段已经过去时 (S920 中的是 )， 车辆 ECU 170 在 S930 中取消 “停电待 机” 状态， 将充电模式设置回到初始值， 并使继电器 155 和 190 断开。
如果停电在规定时间段过去之前恢复， 在 S810 中选择是， 充电恢复 (S850)， 除非 故障被检测到。当充电恢复时， S920 中的规定时间段的量被复位， 尽管没有示出。
可提供这样的车辆用充电系统 ： 安装在其上的蓄电装置可在根据上述处理的控制 下由车辆外部的电源充电， 且外部电源的充电可通过使用不使用引导信号 CPLT 的充电电 缆 ( 上面的实施例中的 “模式 1 电缆” ) 和使用引导信号 CPLT 的充电电缆 ( 上面的实施例 中的 “模式 2 电缆” ) 中的任何电缆进行。
另外， 通过仅仅在使用用引导信号 CPLT 的充电电缆进行充电的模式 ( 上面的实施 例中的 “模式 2” ) 下执行检测 CCID 继电器闭合状态下的固着和 AC 线开路故障的故障检测 处理， 可防止在使用 “模式 1 电缆” 时做出错误的故障判断。
当前实施例中的车辆 ECU 170 和 CCID 控制单元 610 分别代表根据本发明的 “第一 控制装置” 和 “第二控制装置” 的实例。另外， 当前实施例中的 “充电模式 1” 和 “充电模式 2” 分别代表根据本发明的 “第一模式” 和 “第二模式” 的实例。
尽管详细介绍和示出了本发明， 显然， 其仅仅出于示例和说明， 不应被看作限制， 本发明的范围由所附权利要求书的条款解释。