充電装置およびそれを備える車両
【課題】充電制御を実行する装置自体に異常が発生しても蓄電装置の過充電を確実に抑止する。
【解決手段】充電制御ＣＰＵ３０は、充電器２４による蓄電装置１２の充電を制御する。電池ＣＰＵ２６は、蓄電装置１２のＳＯＣを制御する。充電制御監視ＣＰＵ３２は、充電制御ＣＰＵ３０による充電器２４の制御状態を示す情報および蓄電装置１２の充電状況を示す情報をそれぞれ充電制御ＣＰＵ３０および電池ＣＰＵ２６から受け、その受けた情報に基づいて充電制御の異常を監視する。そして、充電制御監視ＣＰＵ３２は、充電制御の異常が検知されると、充電器２４による蓄電装置１２の充電を停止するための制御を実行する。
【解決手段】充電制御ＣＰＵ３０は、充電器２４による蓄電装置１２の充電を制御する。電池ＣＰＵ２６は、蓄電装置１２のＳＯＣを制御する。充電制御監視ＣＰＵ３２は、充電制御ＣＰＵ３０による充電器２４の制御状態を示す情報および蓄電装置１２の充電状況を示す情報をそれぞれ充電制御ＣＰＵ３０および電池ＣＰＵ２６から受け、その受けた情報に基づいて充電制御の異常を監視する。そして、充電制御監視ＣＰＵ３２は、充電制御の異常が検知されると、充電器２４による蓄電装置１２の充電を停止するための制御を実行する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、充電装置およびそれを備える車両に関し、特に、蓄電装置が搭載される設備の外部に設けられる外部電源によって蓄電装置を充電するための充電装置およびそれを備える車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開平８−９８４２３号公報（特許文献１）は、二次電池の充電装置を開示する。この充電装置においては、温度微分計算部は、二次電池の単位時間当りの温度上昇量を示す温度微分値を算出する。そして、充電制御部は、温度微分値が設定値に達した時点で電池電圧が所定値に達しているか否かを判定し、電池電圧が所定値に達していれば急速充電を終了させる。
【０００３】
この充電装置によれば、満充電の誤判定による充電不足を防止することができ、また、満充電状態の電池を急速充電することによる過充電を抑えることができるとされる（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−９８４２３号公報
【特許文献２】特開平１１−１１１３４９号公報
【特許文献３】特開２００５−１１７７２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の充電装置では、充電制御部が実装される装置の暴走や充電制御部との通信不能等、充電制御部自体では検出不可能な充電制御の異常が発生すると、電池電圧が所定値に達しているか否かを誤判定することにより適時に充電を終了させることができず、あるいは充電を停止することすらできずに、電池の過充電を招く可能性がある。
【０００６】
それゆえに、この発明の目的は、充電制御を実行する装置自体では検出不可能な充電制御の異常が発生しても蓄電装置の過充電を確実に抑止することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明によれば、充電装置は、蓄電装置が搭載される設備の外部に設けられる外部電源によって蓄電装置を充電するための充電装置であって、充電器と、充電制御装置と、蓄電制御装置と、監視装置とを備える。充電器は、外部電源から電力の供給を受けて蓄電装置を充電する。充電制御装置は、充電器による蓄電装置の充電を制御する。蓄電制御装置は、蓄電装置の充電状態を制御する。監視装置は、充電制御装置による充電器の制御状態を示す情報および蓄電装置の充電状況を示す情報をそれぞれ充電制御装置および蓄電制御装置から受け、その受けた情報に基づいて充電制御の異常を監視する。そして、監視装置は、充電制御の異常が検知されると、充電器による蓄電装置の充電を停止するための制御を実行する。
【０００８】
好ましくは、充電器は、電力変換用のスイッチング素子を含む。監視装置は、充電制御の異常が検知されると、スイッチング素子のゲート遮断を指示する指令を充電器へ出力する。
【０００９】
好ましくは、充電装置は、遮断器をさらに備える。遮断器は、外部電源から充電器への給電経路に設けられる。監視装置は、充電制御の異常が検知されると、給電経路の遮断を指示する指令を遮断器へ出力する。
【００１０】
好ましくは、監視装置は、充電制御装置による充電器の制御状態と蓄電装置の充電状況との矛盾が検知されると、充電器による蓄電装置の充電を停止するための制御を実行する。
【００１１】
また、この発明によれば、車両は、上述したいずれかの充電装置と、充電装置によって充電される蓄電装置と、蓄電装置に蓄えられた電力を用いて走行駆動力を発生する電動機とを備える。
【発明の効果】
【００１２】
この発明においては、充電制御装置による充電器の制御状態を示す情報および蓄電装置の充電状況を示す情報に基づいて充電制御の異常を監視する監視装置が設けられる。そして、充電制御の異常が検知されると、監視装置は、充電器による蓄電装置の充電を停止するための制御を実行する。したがって、この発明によれば、充電制御装置自体では検出不可能な充電制御の異常が発生しても蓄電装置の過充電を確実に抑止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態による充電装置が搭載された車両の全体ブロック図である。
【図２】図１に示す充電器の構成を示した図である。
【図３】車両においてパイロット信号の電位を操作することによってＥＶＳＥのＣＣＩＤを車両から遠隔操作するためのコントロールパイロット回路を示した図である。
【図４】パイロット信号ＣＰＬＴの波形図である。
【図５】図１に示す各ＣＰＵの機能の詳細、ならびに各ＣＰＵおよび充電器間で授受される情報の一例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本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、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００１５】
図１は、この発明の実施の形態による充電装置が搭載された車両の全体ブロック図である。図１を参照して、車両１０は、蓄電装置１２と、システムメインリレー（以下「ＳＭＲ（System Main Relay）」と称する。）１４と、パワーコントロールユニット（以下「ＰＣＵ（Power Control Unit）」と称する。）１６と、動力出力装置１８と、駆動輪２０とを備える。また、車両１０は、インレット２２と、充電器２４と、電池ＣＰＵ（Central Processing Unit）２６と、電源ＣＰＵ２８と、充電制御ＣＰＵ３０と、充電制御監視ＣＰＵ３２と、電圧センサ３４と、電流センサ３８とをさらに備える。
【００１６】
なお、車両１０の外部には、外部電源５０と、ＥＶＳＥ（Electric Vehicle Supply Equipment）５２と、コネクタ５８とが設けられる。ＥＶＳＥ５２は、ＣＣＩＤ（Charging Circuit Interrupt Device）５４と、ＣＰＬＴ制御回路５６とを含む。
【００１７】
蓄電装置１２は、再充電可能な直流電源であり、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池によって構成される。蓄電装置１２には、外部電源５０から供給される電力の他、動力出力装置１８において発電された電力が蓄えられる。なお、蓄電装置１２として、大容量のキャパシタも採用可能である。ＳＭＲ１４は、蓄電装置１２とＰＣＵ１６との間に設けられる。ＳＭＲ１４は、蓄電装置１２とＰＣＵ１６との電気的な接続／切離を行なうためのリレーである。
【００１８】
ＰＣＵ１６は、蓄電装置１２から電力を受けて動力出力装置１８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、ＰＣＵ１６は、動力出力装置１８に含まれるモータを駆動するためのインバータや、蓄電装置１２から出力される電力を昇圧するコンバータ等を含む。動力出力装置１８は、駆動輪２０を駆動するための装置を総括して示したものである。たとえば、動力出力装置１８は、駆動輪２０を駆動するモータやエンジン等を含む。また、動力出力装置１８は、駆動輪２０を駆動するモータによって車両の制動時等に発電し、その発電された電力をＰＣＵ１６へ出力する。
【００１９】
一方、外部電源５０は、車両外部に設けられ、たとえば商用系統電源によって構成される。ＥＶＳＥ５２は、外部電源５０から車両１０へ電力を供給するための電路を遮断可能に構成される。ＥＶＳＥ５２は、たとえば、外部電源５０から車両１０へ電力を供給するための充電ケーブルや、充電ケーブルを介して車両１０へ電力を供給するための充電スタンド内等に設けられる。ＣＣＩＤ５４は、外部電源５０から車両１０への給電経路に設けられる遮断器であり、ＣＰＬＴ制御回路５６によって制御される。
【００２０】
ＣＰＬＴ制御回路５６は、パイロット信号ＣＰＬＴを生成し、生成されたパイロット信号ＣＰＬＴをコントロールパイロット線を介して車両１０へ出力する。パイロット信号ＣＰＬＴは、車両１０において電位が操作され、ＣＰＬＴ制御回路５６は、パイロット信号ＣＰＬＴの電位に基づいてＣＣＩＤ５４を制御する。すなわち、車両１０においてパイロット信号ＣＰＬＴの電位を操作することによって、車両１０からＣＣＩＤ５４を遠隔操作することができる。なお、このパイロット信号ＣＰＬＴは、たとえば、アメリカ合衆国の「ＳＡＥ Ｊ１７７２（SAE Electric Vehicle Conductive Charge Coupler）」に準拠するものである。
【００２１】
インレット２２は、外部電源５０から車両１０へ電力を供給するための充電ケーブルのコネクタ５８と接続可能に構成される。そして、外部電源５０による蓄電装置１２の充電（以下「外部充電」とも称する。）時、インレット２２は、外部電源５０から供給される電力を受ける。
【００２２】
充電器２４は、ＳＭＲ１４とＰＣＵ１６との間に配設される正極線ＰＬおよび負極線ＮＬに接続される。充電器２４は、電力変換用のスイッチング素子を含み、充電制御ＣＰＵ３０からの制御信号に基づいて、外部電源５０から供給される電力を所定の充電電圧（直流）に変換する。充電器２４によって電圧変換された電力は蓄電装置１２へ供給され、蓄電装置１２が充電される。また、充電器２４は、充電制御監視ＣＰＵ３２（後述）からゲート遮断指令ＳＴＰを受けると、充電制御ＣＰＵ３０からの制御信号に拘わらずスイッチング素子のゲートを遮断することによって動作を停止する。
【００２３】
電圧センサ３４は、蓄電装置１２の電圧ＶＢを検出し、その検出値を電池ＣＰＵ２６へ出力する。電流センサ３８は、蓄電装置１２に対して入出力される電流ＩＢを検出し、その検出値を電池ＣＰＵ２６へ出力する。
【００２４】
電池ＣＰＵ２６は、蓄電装置１２の電圧ＶＢおよび電流ＩＢの各検出値に基づいて、蓄電装置１２の残存容量（以下「ＳＯＣ」と称する。）を算出する。また、電池ＣＰＵ２６は、充放電電力の制限値の算出や満充電状態の検知等も行なう。さらに、電池ＣＰＵ２６は、蓄電装置１２の充電状況を示す情報（ＳＯＣや充電電力の制限値等）を充電制御監視ＣＰＵ３２へ出力する。
【００２５】
電源ＣＰＵ２８は、外部充電時、システム起動トリガの生成や、ＥＶＳＥ５２のＣＣＩＤ５４のオン／オフ操作を実行する。ＣＣＩＤ５４のオン／オフ操作については、パイロット信号ＣＰＬＴを用いて電源ＣＰＵ２８により遠隔操作される。すなわち、電源ＣＰＵ２８は、ＥＶＳＥ５２のＣＰＬＴ制御回路５６からパイロット信号ＣＰＬＴを受け、充電制御ＣＰＵ３０からのＣＰＬＴ制御指令に基づきパイロット信号ＣＰＬＴの電位を操作することによってＣＣＩＤ５４を遠隔操作する。また、電源ＣＰＵ２８は、充電制御監視ＣＰＵ３２からＣＣＩＤ５４の遮断指令ＣＵＴを受けると、充電制御ＣＰＵ３０からのＣＰＬＴ制御指令に拘わらず、パイロット信号ＣＰＬＴの電位を操作することによってＣＣＩＤ５４をオフさせる。
【００２６】
充電制御ＣＰＵ３０は、外部充電時、充電器２４による蓄電装置１２の充電を制御するための種々の処理を実行する。たとえば、充電制御ＣＰＵ３０は、ＥＶＳＥ５２のＣＣＩＤ５４を遠隔操作するためのＣＰＬＴ制御指令を電源ＣＰＵ２８へ出力する。また、充電制御ＣＰＵ３０は、充電器２４の起動／停止指令や充電電力の目標値を示す電力指令等を生成して充電器２４へ出力する。さらに、充電制御ＣＰＵ３０は、充電器２４の制御状態を示す情報（充電器２４の起動／停止指令の状態等）を充電制御監視ＣＰＵ３２へ出力する。
【００２７】
充電制御監視ＣＰＵ３２は、充電器２４の制御状態を示す情報を充電制御ＣＰＵ３０から受け、蓄電装置１２の充電状況を示す情報を電池ＣＰＵ２６から受ける。そして、充電制御監視ＣＰＵ３２は、これらの情報に基づいて、充電制御ＣＰＵ３０では検出不可能な充電制御の異常を検知する。このような異常としては、たとえば、充電制御ＣＰＵ３０自体の暴走や、充電器２４から充電制御ＣＰＵ３０へ通知される充電器２４の状態信号に表われない充電器２４の異常等が想定される。
【００２８】
充電制御の異常検知については、具体的には、充電制御監視ＣＰＵ３２は、充電器２４の制御状態を示す情報が蓄電装置１２の充電状況を示す情報と矛盾しているか否かを監視し、その矛盾が検知されると充電制御を異常と判断する。そして、充電制御の異常が検知されると、充電制御監視ＣＰＵ３２は、蓄電装置１２の充電を停止するための制御を実行する。詳しくは、充電制御監視ＣＰＵ３２は、ゲート遮断指令ＳＴＰを充電器２４へ出力するとともに、ＣＣＩＤ５４の遮断指令ＣＵＴを電源ＣＰＵ２８へ出力する。
【００２９】
この車両１０においては、充電制御ＣＰＵ３０による充電制御の異常を監視する充電制御監視ＣＰＵ３２が設けられる。充電制御監視ＣＰＵ３２は、充電器２４の制御状態を示す情報および蓄電装置１２の充電状況を示す情報を、それぞれ充電制御ＣＰＵ３０および電池ＣＰＵ２６から受ける。そして、それらの情報に基づいて充電制御監視ＣＰＵ３２により充電制御の異常が検知されると、充電制御監視ＣＰＵ３２によって、充電器２４のスイッチング素子がゲート遮断されるとともにＥＶＳＥ５２のＣＣＩＤ５４がオフされる。
【００３０】
図２は、図１に示した充電器２４の構成を示した図である。図２を参照して、充電器２４は、ＡＣ／ＤＣコンバータ７２と、ＤＣ／ＡＣコンバータ７４と、絶縁トランス７６と、整流回路７８と、ドライブ回路８０と、マイコン８２とを含む。
【００３１】
ＡＣ／ＤＣコンバータ７２は、電力変換用のスイッチング素子を含み、ドライブ回路８０からの駆動信号に基づいて、外部電源５０（図１）から供給される電力を直流電力に変換してＤＣ／ＡＣコンバータ７４へ出力する。また、ＡＣ／ＤＣコンバータ７２は、ドライブ回路８０からゲート遮断信号を受けると、スイッチング素子のゲートを遮断する。
【００３２】
ＤＣ／ＡＣコンバータ７４も、電力変換用のスイッチング素子を含み、ドライブ回路８０からの駆動信号に基づいて、ＡＣ／ＤＣコンバータ７２からの直流電力を交流電力に変換して絶縁トランス７６へ出力する。また、ＤＣ／ＡＣコンバータ７４も、ドライブ回路８０からゲート遮断信号を受けると、スイッチング素子のゲートを遮断する。
【００３３】
絶縁トランス７６は、磁性材から成るコアと、コアに巻回された一次コイルおよび二次コイルとを含む。一次コイルおよび二次コイルは、電気的に絶縁されており、それぞれＤＣ／ＡＣコンバータ７４および整流回路７８に接続される。そして、絶縁トランス７６は、ＤＣ／ＡＣコンバータ７４からの交流電力を一次コイルおよび二次コイルの巻数比に応じた電圧に変換して整流回路７８へ出力する。整流回路７８は、絶縁トランス７６から受ける交流電力を直流電力に整流して蓄電装置１２へ出力する。
【００３４】
ドライブ回路８０は、マイコン８２からの指令に基づいて、ＡＣ／ＤＣコンバータ７２およびＤＣ／ＡＣコンバータ７４のスイッチング素子を駆動するための駆動信号を生成する。また、ドライブ回路８０は、充電制御監視ＣＰＵ３２（図１）からゲート遮断指令ＳＴＰを受けると、マイコン８２からの指令に拘わらず、各コンバータのスイッチング素子のゲートを遮断するためのゲート遮断信号を生成する。
【００３５】
マイコン８２は、充電制御ＣＰＵ３０（図１）から受ける制御信号に基づいてドライブ回路８０を制御する。具体的には、マイコン８２は、充電制御ＣＰＵ３０から受ける起動／停止指令に基づいてドライブ回路８０の起動／停止を行なう。また、マイコン８２は、充電制御ＣＰＵ３０から受ける電力指令に充電器２４の出力電力が追従するようにフィードバック制御を行なう。さらに、マイコン８２は、充電器２４の状態（起動／停止／異常等）を示す信号を充電制御ＣＰＵ３０へ出力する。
【００３６】
この充電器２４においては、充電制御ＣＰＵ３０からの制御信号をマイコン８２が受け、マイコン８２によってドライブ回路８０が制御される。そして、ドライブ回路８０によってＡＣ／ＤＣコンバータ７２およびＤＣ／ＡＣコンバータ７４のスイッチング素子が駆動される。
【００３７】
充電制御監視ＣＰＵ３２からのゲート遮断指令ＳＴＰは、ドライブ回路８０に入力される。そして、ドライブ回路８０は、充電制御監視ＣＰＵ３２からゲート遮断指令ＳＴＰを受けると、マイコン８２からの指令に拘わらず、ＡＣ／ＤＣコンバータ７２およびＤＣ／ＡＣコンバータ７４のスイッチング素子のゲートを遮断させる。
【００３８】
図３は、車両１０においてパイロット信号ＣＰＬＴの電位を操作することによってＥＶＳＥ５２のＣＣＩＤ５４を車両１０から遠隔操作するためのコントロールパイロット回路を示した図である。図３を参照して、コントロールパイロット回路は、ＥＶＳＥ５２のＣＰＬＴ制御回路５６と、電源ＣＰＵ２８とによって構成される。
【００３９】
ＣＰＬＴ制御回路５６は、発振器１０２と、抵抗素子１０４と、電圧センサ１０６とを含む。発振器１０２は、外部電源５０（図１）から供給される電力によって動作する。発振器１０２は、抵抗素子１０４の出力電位が規定の電位Ｖ１（たとえば１２Ｖ）近傍のときは非発振のパイロット信号ＣＰＬＴを出力し、抵抗素子１０４の出力電位がＶ１から低下すると、規定の周波数（たとえば１ｋＨｚ）およびデューティーサイクルで発振するパイロット信号ＣＰＬＴを出力する。なお、デューティーサイクルは、外部電源５０から充電ケーブルを介して車両１０へ供給可能な定格電流に基づいて設定される。
【００４０】
電源ＣＰＵ２８は、抵抗素子１１０，１１２と、スイッチ１１４と、ＡＮＤゲート１１６とを含む。抵抗素子１１０は、パイロット信号ＣＰＬＴが伝送されるコントロールパイロット線と車両アースとの間に接続される。抵抗素子１１２およびスイッチ１１４は、コントロールパイロット線と車両アースとの間に直列に接続される。スイッチ１１４は、ＡＮＤゲート１１６の出力を受け、ＡＮＤゲート１１６の出力がＨ（論理ハイ）レベルのときにオンとなる。ＡＮＤゲート１１６は、充電制御ＣＰＵ３０からのＣＰＬＴ制御指令と充電制御監視ＣＰＵ３２からのＣＣＩＤ５４の遮断指令との論理積を演算し、その演算結果をスイッチ１１４へ出力する。
【００４１】
なお、充電制御ＣＰＵ３０からのＣＰＬＴ制御指令は、車両１０において外部充電可能であるときにＨレベルとなる信号である。また、充電制御監視ＣＰＵ３２からのＣＣＩＤ遮断指令は、充電制御監視ＣＰＵ３２において充電制御システムが正常であると判定されているときにＨレベルとなる信号である。したがって、ＡＮＤゲート１１６の出力は、外部充電が正常に行なわれているときはＨレベルであるが、充電制御監視ＣＰＵ３２において充電制御システムの異常が検知されるとＬ（論理ロー）レベルとなる。
【００４２】
このコントロールパイロット回路においては、ＣＰＬＴ制御回路５６からパイロット信号ＣＰＬＴが電位Ｖ１で出力されている状態において外部電源５０のコネクタ５８が車両１０のインレット２２に接続されると、抵抗素子１１０によりパイロット信号ＣＰＬＴの電位がＶ１からＶ２に低下し、パイロット信号ＣＰＬＴが発振する。そして、車両１０において外部充電の準備が完了すると、ＡＮＤゲート１１６の出力がＨレベルとなりスイッチ１１４がオンする（充電制御監視ＣＰＵ３２において充電制御の異常は検知されていないものとする。）。これにより、パイロット信号ＣＰＬＴの電位はＶ２からＶ３へさらに低下し、パイロット信号ＣＰＬＴの電位がＶ３となったことを検知したＣＰＬＴ制御回路５６によってＣＣＩＤ５４がオンされる。
【００４３】
図４は、パイロット信号ＣＰＬＴの波形図である。図４とともに図３を参照して、時刻ｔ１以前においては、車両１０のインレット２２に外部電源５０のコネクタ５８が接続されていないものとする。このとき、パイロット信号ＣＰＬＴの電位はＶ１であり、パイロット信号ＣＰＬＴは非発振状態である。
【００４４】
時刻ｔ１において、インレット２２にコネクタ５８が接続されると、パイロット信号ＣＰＬＴが電源ＣＰＵ２８に入力される。そうすると、パイロット信号ＣＰＬＴの電位は、抵抗素子１１０によってＶ１からＶ２に低下し、パイロット信号ＣＰＬＴは発振する。
【００４５】
時刻ｔ２において、車両１０において外部充電のための準備が完了すると、充電制御ＣＰＵ３０からのＣＰＬＴ制御指令に基づいて電源ＣＰＵ２８のスイッチ１１４がオンされる（充電制御監視ＣＰＵ３２において充電制御の異常は検知されていないものとする。）。そうすると、パイロット信号ＣＰＬＴの電位は、抵抗素子１１０，１１２によってＶ２からＶ３へさらに低下する。パイロット信号ＣＰＬＴの電位がＶ３になると、ＥＶＳＥ５２において、ＣＰＬＴ制御回路５６によりＣＣＩＤ５４がオンされる。
【００４６】
再び図３を参照して、充電制御監視ＣＰＵ３２において充電制御の異常が検知されると、充電制御監視ＣＰＵ３２からのＣＣＩＤ遮断指令がＬレベルとなるのでＡＮＤゲート１１６の出力がＬレベルとなり、スイッチ１１４がオフされる。そうすると、パイロット信号ＣＰＬＴの電位はＶ３からＶ２へ上昇し、ＣＰＬＴ制御回路５６によってＣＣＩＤ５４はオフされる。
【００４７】
図５は、図１に示した各ＣＰＵの機能の詳細、ならびに各ＣＰＵおよび充電器２４間で授受される情報の一例を示した図である。図５を参照して、電源ＣＰＵ２８は、外部充電時のシステム起動処理を実行する。具体的には、電源ＣＰＵ２８は、インレット２２にコネクタ５８が接続されると、充電制御ＣＰＵ３０へシステム起動トリガを出力する。また、電源ＣＰＵ２８は、パイロット信号ＣＰＬＴに関する情報（入力有無や電位等）を充電制御ＣＰＵ３０へ出力する。そして、電源ＣＰＵ２８は、充電制御ＣＰＵ３０から受けるＣＰＬＴ制御指令に基づいてパイロット信号ＣＰＬＴの電位を操作し、ＥＶＳＥ５２のＣＣＩＤ５４を遠隔操作する。さらに、電源ＣＰＵ２８は、ＣＣＩＤ５４の遮断指令を充電制御監視ＣＰＵ３２から受けると、パイロット信号ＣＰＬＴの電位を操作することによってＣＣＩＤ５４をオフさせる。
【００４８】
電池ＣＰＵ２６は、蓄電装置１２の電圧ＶＢおよび電流ＩＢの各検出値に基づいて蓄電装置１２のＳＯＣを算出する。ＳＯＣの算出方法としては、公知の種々の手法を用いることができる。また、電池ＣＰＵ２６は、算出されたＳＯＣに基づいて、蓄電装置１２への充電電力（Ｗ）の制限を示す制限値Ｗｉｎを算出する。たとえば、電池ＣＰＵ２６は、ＳＯＣが所定の下限値を下回ると制限値Ｗｉｎが小さくなるように制限値Ｗｉｎを算出する。さらに、電池ＣＰＵ２６は、ＳＯＣに基づいて、蓄電装置１２からの放電電力（Ｗ）の制限を示す制限値Ｗｏｕｔも算出する。
【００４９】
また、さらに、電池ＣＰＵ２６は、電圧ＶＢや電流ＩＢの検出値に基づいて蓄電装置１２の満充電判定を行なう。そして、電池ＣＰＵ２６は、蓄電装置１２の電力収支や制限値Ｗｉｎ、満充電判定の結果等を充電制御ＣＰＵ３０へ出力する。さらに、電池ＣＰＵ２６は、蓄電装置１２の充電状況を示す情報として、蓄電装置１２の電力収支や制限値Ｗｉｎ等を充電制御監視ＣＰＵ３２へ出力する。
【００５０】
充電制御ＣＰＵ３０は、外部充電時、ＥＶＳＥ５２のＣＣＩＤ５４を遠隔操作するためのＣＰＬＴ制御指令を生成して電源ＣＰＵ２８へ出力する。また、充電制御ＣＰＵ３０は、充電器２４の起動／停止処理を実行する。充電制御ＣＰＵ３０は、充電器２４の起動／停止指令を充電器２４へ出力し、充電器２４の状態を示す状態信号（起動／停止／異常等）を充電器２４から受ける。
【００５１】
また、充電制御ＣＰＵ３０は、充電器２４による充電電力を所定の目標値に制御するための電力フィードバック制御を実行し、充電電力の目標値を示す電力指令を生成して充電器２４へ出力する。さらに、充電制御ＣＰＵ３０は、電池ＣＰＵ２６から満充電判定の結果を受け、満充電が検知されると充電終了処理を実行する。また、さらに、充電制御ＣＰＵ３０は、充電器２４の制御状態を示す情報として、充電器２４の起動／停止指令の状態等を充電制御監視ＣＰＵ３２へ出力する。
【００５２】
充電制御監視ＣＰＵ３２は、充電器２４の制御状態を示す情報（充電器２４の起動／停止指令の状態等）を充電制御ＣＰＵ３０から受ける。また、充電制御監視ＣＰＵ３２は、蓄電装置１２の充電状況を示す情報（蓄電装置１２の電力収支や制限値Ｗｉｎ等）を電池ＣＰＵ２６から受ける。そして、充電制御監視ＣＰＵ３２は、これらの情報に基づいて充電制御の異常を監視する。
【００５３】
たとえば、充電制御監視ＣＰＵ３２は、充電器２４へ停止指令が出力されているとの情報を充電制御ＣＰＵ３０から受けているにも拘わらず蓄電装置１２の充電電力が所定値よりも大きい状態が継続するとき、充電制御が異常であると判定する。あるいは、外部充電時に蓄電装置１２の充電電力が制限値Ｗｉｎを継続的に超過しているとき、充電制御監視ＣＰＵ３２は、充電制御が異常であると判定する。そして、充電制御が異常であると判定されると、充電制御監視ＣＰＵ３２は、ゲート遮断指令を充電器２４へ出力するとともにＣＣＩＤ５４の遮断指令を電源ＣＰＵ２８へ出力する。
【００５４】
以上のように、この実施の形態においては、充電制御ＣＰＵ３０による充電器２４の制御状態を示す情報および蓄電装置１２の充電状況を示す情報に基づいて充電制御の異常を監視する充電制御監視ＣＰＵ３２が設けられる。そして、充電制御監視ＣＰＵ３２は、充電制御の異常を検知すると、充電器２４のゲート遮断を実行するとともにＥＶＳＥ５２のＣＣＩＤ５４をオフさせる。したがって、この実施の形態によれば、充電制御ＣＰＵ３０自体では検知不可能な充電制御の異常が発生しても蓄電装置１２の過充電を確実に抑止することができる。
【００５５】
なお、上記の実施の形態においては、充電器２４は、ＳＭＲ１４とＰＣＵ１６との間に配設される正極線ＰＬおよび負極線ＮＬに接続されるものとしたが、蓄電装置１２とＳＭＲ１４との間に充電器２４を接続してもよい。
【００５６】
また、上記においては、充電制御監視ＣＰＵ３２により充電制御の異常が検知されると、パイロット信号ＣＰＬＴを用いて車両１０からＣＣＩＤ５４を遠隔操作することによりＣＣＩＤ５４を遮断状態にするものとしたが、外部電源５０からの給電経路を遮断する方法は、このような方法に限定されるものではない。パイロット信号ＣＰＬＴを用いることなく別途信号線を設けてＣＣＩＤ５４をオフさせてもよいし、車両１０内に遮断器が設けられる場合には、電源ＣＰＵ２８または充電制御監視ＣＰＵ３２によって遮断器を直接制御するようにしてもよい。
【００５７】
また、上記においては、充電制御監視ＣＰＵ３２により充電制御の異常が検知されると、充電器２４のゲート遮断を実行するとともにＥＶＳＥ５２のＣＣＩＤ５４をオフさせるものとしたが、充電器２４のゲート遮断およびＣＣＩＤ５４のオフのいずれかのみを実行するものであってもよい。
【００５８】
また、電池ＣＰＵ２６、電源ＣＰＵ２８、充電制御ＣＰＵ３０および充電制御監視ＣＰＵ３２は、同一の電子制御ユニット（ＥＣＵ（Electronic Control Unit））に設けてもよいし、複数のＥＣＵに分けて構成してもよい。
【００５９】
また、上記においては、充電装置が車両１０に適用される場合について説明したが、この発明の充電装置は、車両以外の設備（たとえば外部充電可能な電化製品等）にも適用可能である。
【００６０】
なお、上記において、充電制御ＣＰＵ３０は、この発明における「充電制御装置」の一実施例に対応し、電池ＣＰＵ２６は、この発明における「蓄電制御装置」の一実施例に対応する。また、充電制御監視ＣＰＵ３２は、この発明における「監視装置」の一実施例に対応し、ＣＣＩＤ５４は、この発明における「遮断器」の一実施例に対応する。
【００６１】
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。
【符号の説明】
【００６２】
１０ 車両、１２ 蓄電装置、１４ ＳＭＲ、１６ ＰＣＵ、１８ 動力出力装置、２０ 駆動輪、２２ インレット、２４ 充電器、２６ 電池ＣＰＵ、２８ 電源ＣＰＵ、３０ 充電制御ＣＰＵ、３２ 充電制御監視ＣＰＵ、３４，１０６ 電圧センサ、３８ 電流センサ、５０ 外部電源、５２ ＥＶＳＥ、５４ ＣＣＩＤ、５６ ＣＰＬＴ制御回路、５８ コネクタ、７２ ＡＣ／ＤＣコンバータ、７４ ＤＣ／ＡＣコンバータ、７６ 絶縁トランス、７８ 整流回路、８０ ドライブ回路、８２ マイコン、１０２ 発振器、１０４，１１０，１１２ 抵抗素子、１１４ スイッチ、１１６ ＡＮＤゲート。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、充電装置およびそれを備える車両に関し、特に、蓄電装置が搭載される設備の外部に設けられる外部電源によって蓄電装置を充電するための充電装置およびそれを備える車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開平８−９８４２３号公報（特許文献１）は、二次電池の充電装置を開示する。この充電装置においては、温度微分計算部は、二次電池の単位時間当りの温度上昇量を示す温度微分値を算出する。そして、充電制御部は、温度微分値が設定値に達した時点で電池電圧が所定値に達しているか否かを判定し、電池電圧が所定値に達していれば急速充電を終了させる。
【０００３】
この充電装置によれば、満充電の誤判定による充電不足を防止することができ、また、満充電状態の電池を急速充電することによる過充電を抑えることができるとされる（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−９８４２３号公報
【特許文献２】特開平１１−１１１３４９号公報
【特許文献３】特開２００５−１１７７２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の充電装置では、充電制御部が実装される装置の暴走や充電制御部との通信不能等、充電制御部自体では検出不可能な充電制御の異常が発生すると、電池電圧が所定値に達しているか否かを誤判定することにより適時に充電を終了させることができず、あるいは充電を停止することすらできずに、電池の過充電を招く可能性がある。
【０００６】
それゆえに、この発明の目的は、充電制御を実行する装置自体では検出不可能な充電制御の異常が発生しても蓄電装置の過充電を確実に抑止することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明によれば、充電装置は、蓄電装置が搭載される設備の外部に設けられる外部電源によって蓄電装置を充電するための充電装置であって、充電器と、充電制御装置と、蓄電制御装置と、監視装置とを備える。充電器は、外部電源から電力の供給を受けて蓄電装置を充電する。充電制御装置は、充電器による蓄電装置の充電を制御する。蓄電制御装置は、蓄電装置の充電状態を制御する。監視装置は、充電制御装置による充電器の制御状態を示す情報および蓄電装置の充電状況を示す情報をそれぞれ充電制御装置および蓄電制御装置から受け、その受けた情報に基づいて充電制御の異常を監視する。そして、監視装置は、充電制御の異常が検知されると、充電器による蓄電装置の充電を停止するための制御を実行する。
【０００８】
好ましくは、充電器は、電力変換用のスイッチング素子を含む。監視装置は、充電制御の異常が検知されると、スイッチング素子のゲート遮断を指示する指令を充電器へ出力する。
【０００９】
好ましくは、充電装置は、遮断器をさらに備える。遮断器は、外部電源から充電器への給電経路に設けられる。監視装置は、充電制御の異常が検知されると、給電経路の遮断を指示する指令を遮断器へ出力する。
【００１０】
好ましくは、監視装置は、充電制御装置による充電器の制御状態と蓄電装置の充電状況との矛盾が検知されると、充電器による蓄電装置の充電を停止するための制御を実行する。
【００１１】
また、この発明によれば、車両は、上述したいずれかの充電装置と、充電装置によって充電される蓄電装置と、蓄電装置に蓄えられた電力を用いて走行駆動力を発生する電動機とを備える。
【発明の効果】
【００１２】
この発明においては、充電制御装置による充電器の制御状態を示す情報および蓄電装置の充電状況を示す情報に基づいて充電制御の異常を監視する監視装置が設けられる。そして、充電制御の異常が検知されると、監視装置は、充電器による蓄電装置の充電を停止するための制御を実行する。したがって、この発明によれば、充電制御装置自体では検出不可能な充電制御の異常が発生しても蓄電装置の過充電を確実に抑止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態による充電装置が搭載された車両の全体ブロック図である。
【図２】図１に示す充電器の構成を示した図である。
【図３】車両においてパイロット信号の電位を操作することによってＥＶＳＥのＣＣＩＤを車両から遠隔操作するためのコントロールパイロット回路を示した図である。
【図４】パイロット信号ＣＰＬＴの波形図である。
【図５】図１に示す各ＣＰＵの機能の詳細、ならびに各ＣＰＵおよび充電器間で授受される情報の一例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本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、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００１５】
図１は、この発明の実施の形態による充電装置が搭載された車両の全体ブロック図である。図１を参照して、車両１０は、蓄電装置１２と、システムメインリレー（以下「ＳＭＲ（System Main Relay）」と称する。）１４と、パワーコントロールユニット（以下「ＰＣＵ（Power Control Unit）」と称する。）１６と、動力出力装置１８と、駆動輪２０とを備える。また、車両１０は、インレット２２と、充電器２４と、電池ＣＰＵ（Central Processing Unit）２６と、電源ＣＰＵ２８と、充電制御ＣＰＵ３０と、充電制御監視ＣＰＵ３２と、電圧センサ３４と、電流センサ３８とをさらに備える。
【００１６】
なお、車両１０の外部には、外部電源５０と、ＥＶＳＥ（Electric Vehicle Supply Equipment）５２と、コネクタ５８とが設けられる。ＥＶＳＥ５２は、ＣＣＩＤ（Charging Circuit Interrupt Device）５４と、ＣＰＬＴ制御回路５６とを含む。
【００１７】
蓄電装置１２は、再充電可能な直流電源であり、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池によって構成される。蓄電装置１２には、外部電源５０から供給される電力の他、動力出力装置１８において発電された電力が蓄えられる。なお、蓄電装置１２として、大容量のキャパシタも採用可能である。ＳＭＲ１４は、蓄電装置１２とＰＣＵ１６との間に設けられる。ＳＭＲ１４は、蓄電装置１２とＰＣＵ１６との電気的な接続／切離を行なうためのリレーである。
【００１８】
ＰＣＵ１６は、蓄電装置１２から電力を受けて動力出力装置１８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、ＰＣＵ１６は、動力出力装置１８に含まれるモータを駆動するためのインバータや、蓄電装置１２から出力される電力を昇圧するコンバータ等を含む。動力出力装置１８は、駆動輪２０を駆動するための装置を総括して示したものである。たとえば、動力出力装置１８は、駆動輪２０を駆動するモータやエンジン等を含む。また、動力出力装置１８は、駆動輪２０を駆動するモータによって車両の制動時等に発電し、その発電された電力をＰＣＵ１６へ出力する。
【００１９】
一方、外部電源５０は、車両外部に設けられ、たとえば商用系統電源によって構成される。ＥＶＳＥ５２は、外部電源５０から車両１０へ電力を供給するための電路を遮断可能に構成される。ＥＶＳＥ５２は、たとえば、外部電源５０から車両１０へ電力を供給するための充電ケーブルや、充電ケーブルを介して車両１０へ電力を供給するための充電スタンド内等に設けられる。ＣＣＩＤ５４は、外部電源５０から車両１０への給電経路に設けられる遮断器であり、ＣＰＬＴ制御回路５６によって制御される。
【００２０】
ＣＰＬＴ制御回路５６は、パイロット信号ＣＰＬＴを生成し、生成されたパイロット信号ＣＰＬＴをコントロールパイロット線を介して車両１０へ出力する。パイロット信号ＣＰＬＴは、車両１０において電位が操作され、ＣＰＬＴ制御回路５６は、パイロット信号ＣＰＬＴの電位に基づいてＣＣＩＤ５４を制御する。すなわち、車両１０においてパイロット信号ＣＰＬＴの電位を操作することによって、車両１０からＣＣＩＤ５４を遠隔操作することができる。なお、このパイロット信号ＣＰＬＴは、たとえば、アメリカ合衆国の「ＳＡＥ Ｊ１７７２（SAE Electric Vehicle Conductive Charge Coupler）」に準拠するものである。
【００２１】
インレット２２は、外部電源５０から車両１０へ電力を供給するための充電ケーブルのコネクタ５８と接続可能に構成される。そして、外部電源５０による蓄電装置１２の充電（以下「外部充電」とも称する。）時、インレット２２は、外部電源５０から供給される電力を受ける。
【００２２】
充電器２４は、ＳＭＲ１４とＰＣＵ１６との間に配設される正極線ＰＬおよび負極線ＮＬに接続される。充電器２４は、電力変換用のスイッチング素子を含み、充電制御ＣＰＵ３０からの制御信号に基づいて、外部電源５０から供給される電力を所定の充電電圧（直流）に変換する。充電器２４によって電圧変換された電力は蓄電装置１２へ供給され、蓄電装置１２が充電される。また、充電器２４は、充電制御監視ＣＰＵ３２（後述）からゲート遮断指令ＳＴＰを受けると、充電制御ＣＰＵ３０からの制御信号に拘わらずスイッチング素子のゲートを遮断することによって動作を停止する。
【００２３】
電圧センサ３４は、蓄電装置１２の電圧ＶＢを検出し、その検出値を電池ＣＰＵ２６へ出力する。電流センサ３８は、蓄電装置１２に対して入出力される電流ＩＢを検出し、その検出値を電池ＣＰＵ２６へ出力する。
【００２４】
電池ＣＰＵ２６は、蓄電装置１２の電圧ＶＢおよび電流ＩＢの各検出値に基づいて、蓄電装置１２の残存容量（以下「ＳＯＣ」と称する。）を算出する。また、電池ＣＰＵ２６は、充放電電力の制限値の算出や満充電状態の検知等も行なう。さらに、電池ＣＰＵ２６は、蓄電装置１２の充電状況を示す情報（ＳＯＣや充電電力の制限値等）を充電制御監視ＣＰＵ３２へ出力する。
【００２５】
電源ＣＰＵ２８は、外部充電時、システム起動トリガの生成や、ＥＶＳＥ５２のＣＣＩＤ５４のオン／オフ操作を実行する。ＣＣＩＤ５４のオン／オフ操作については、パイロット信号ＣＰＬＴを用いて電源ＣＰＵ２８により遠隔操作される。すなわち、電源ＣＰＵ２８は、ＥＶＳＥ５２のＣＰＬＴ制御回路５６からパイロット信号ＣＰＬＴを受け、充電制御ＣＰＵ３０からのＣＰＬＴ制御指令に基づきパイロット信号ＣＰＬＴの電位を操作することによってＣＣＩＤ５４を遠隔操作する。また、電源ＣＰＵ２８は、充電制御監視ＣＰＵ３２からＣＣＩＤ５４の遮断指令ＣＵＴを受けると、充電制御ＣＰＵ３０からのＣＰＬＴ制御指令に拘わらず、パイロット信号ＣＰＬＴの電位を操作することによってＣＣＩＤ５４をオフさせる。
【００２６】
充電制御ＣＰＵ３０は、外部充電時、充電器２４による蓄電装置１２の充電を制御するための種々の処理を実行する。たとえば、充電制御ＣＰＵ３０は、ＥＶＳＥ５２のＣＣＩＤ５４を遠隔操作するためのＣＰＬＴ制御指令を電源ＣＰＵ２８へ出力する。また、充電制御ＣＰＵ３０は、充電器２４の起動／停止指令や充電電力の目標値を示す電力指令等を生成して充電器２４へ出力する。さらに、充電制御ＣＰＵ３０は、充電器２４の制御状態を示す情報（充電器２４の起動／停止指令の状態等）を充電制御監視ＣＰＵ３２へ出力する。
【００２７】
充電制御監視ＣＰＵ３２は、充電器２４の制御状態を示す情報を充電制御ＣＰＵ３０から受け、蓄電装置１２の充電状況を示す情報を電池ＣＰＵ２６から受ける。そして、充電制御監視ＣＰＵ３２は、これらの情報に基づいて、充電制御ＣＰＵ３０では検出不可能な充電制御の異常を検知する。このような異常としては、たとえば、充電制御ＣＰＵ３０自体の暴走や、充電器２４から充電制御ＣＰＵ３０へ通知される充電器２４の状態信号に表われない充電器２４の異常等が想定される。
【００２８】
充電制御の異常検知については、具体的には、充電制御監視ＣＰＵ３２は、充電器２４の制御状態を示す情報が蓄電装置１２の充電状況を示す情報と矛盾しているか否かを監視し、その矛盾が検知されると充電制御を異常と判断する。そして、充電制御の異常が検知されると、充電制御監視ＣＰＵ３２は、蓄電装置１２の充電を停止するための制御を実行する。詳しくは、充電制御監視ＣＰＵ３２は、ゲート遮断指令ＳＴＰを充電器２４へ出力するとともに、ＣＣＩＤ５４の遮断指令ＣＵＴを電源ＣＰＵ２８へ出力する。
【００２９】
この車両１０においては、充電制御ＣＰＵ３０による充電制御の異常を監視する充電制御監視ＣＰＵ３２が設けられる。充電制御監視ＣＰＵ３２は、充電器２４の制御状態を示す情報および蓄電装置１２の充電状況を示す情報を、それぞれ充電制御ＣＰＵ３０および電池ＣＰＵ２６から受ける。そして、それらの情報に基づいて充電制御監視ＣＰＵ３２により充電制御の異常が検知されると、充電制御監視ＣＰＵ３２によって、充電器２４のスイッチング素子がゲート遮断されるとともにＥＶＳＥ５２のＣＣＩＤ５４がオフされる。
【００３０】
図２は、図１に示した充電器２４の構成を示した図である。図２を参照して、充電器２４は、ＡＣ／ＤＣコンバータ７２と、ＤＣ／ＡＣコンバータ７４と、絶縁トランス７６と、整流回路７８と、ドライブ回路８０と、マイコン８２とを含む。
【００３１】
ＡＣ／ＤＣコンバータ７２は、電力変換用のスイッチング素子を含み、ドライブ回路８０からの駆動信号に基づいて、外部電源５０（図１）から供給される電力を直流電力に変換してＤＣ／ＡＣコンバータ７４へ出力する。また、ＡＣ／ＤＣコンバータ７２は、ドライブ回路８０からゲート遮断信号を受けると、スイッチング素子のゲートを遮断する。
【００３２】
ＤＣ／ＡＣコンバータ７４も、電力変換用のスイッチング素子を含み、ドライブ回路８０からの駆動信号に基づいて、ＡＣ／ＤＣコンバータ７２からの直流電力を交流電力に変換して絶縁トランス７６へ出力する。また、ＤＣ／ＡＣコンバータ７４も、ドライブ回路８０からゲート遮断信号を受けると、スイッチング素子のゲートを遮断する。
【００３３】
絶縁トランス７６は、磁性材から成るコアと、コアに巻回された一次コイルおよび二次コイルとを含む。一次コイルおよび二次コイルは、電気的に絶縁されており、それぞれＤＣ／ＡＣコンバータ７４および整流回路７８に接続される。そして、絶縁トランス７６は、ＤＣ／ＡＣコンバータ７４からの交流電力を一次コイルおよび二次コイルの巻数比に応じた電圧に変換して整流回路７８へ出力する。整流回路７８は、絶縁トランス７６から受ける交流電力を直流電力に整流して蓄電装置１２へ出力する。
【００３４】
ドライブ回路８０は、マイコン８２からの指令に基づいて、ＡＣ／ＤＣコンバータ７２およびＤＣ／ＡＣコンバータ７４のスイッチング素子を駆動するための駆動信号を生成する。また、ドライブ回路８０は、充電制御監視ＣＰＵ３２（図１）からゲート遮断指令ＳＴＰを受けると、マイコン８２からの指令に拘わらず、各コンバータのスイッチング素子のゲートを遮断するためのゲート遮断信号を生成する。
【００３５】
マイコン８２は、充電制御ＣＰＵ３０（図１）から受ける制御信号に基づいてドライブ回路８０を制御する。具体的には、マイコン８２は、充電制御ＣＰＵ３０から受ける起動／停止指令に基づいてドライブ回路８０の起動／停止を行なう。また、マイコン８２は、充電制御ＣＰＵ３０から受ける電力指令に充電器２４の出力電力が追従するようにフィードバック制御を行なう。さらに、マイコン８２は、充電器２４の状態（起動／停止／異常等）を示す信号を充電制御ＣＰＵ３０へ出力する。
【００３６】
この充電器２４においては、充電制御ＣＰＵ３０からの制御信号をマイコン８２が受け、マイコン８２によってドライブ回路８０が制御される。そして、ドライブ回路８０によってＡＣ／ＤＣコンバータ７２およびＤＣ／ＡＣコンバータ７４のスイッチング素子が駆動される。
【００３７】
充電制御監視ＣＰＵ３２からのゲート遮断指令ＳＴＰは、ドライブ回路８０に入力される。そして、ドライブ回路８０は、充電制御監視ＣＰＵ３２からゲート遮断指令ＳＴＰを受けると、マイコン８２からの指令に拘わらず、ＡＣ／ＤＣコンバータ７２およびＤＣ／ＡＣコンバータ７４のスイッチング素子のゲートを遮断させる。
【００３８】
図３は、車両１０においてパイロット信号ＣＰＬＴの電位を操作することによってＥＶＳＥ５２のＣＣＩＤ５４を車両１０から遠隔操作するためのコントロールパイロット回路を示した図である。図３を参照して、コントロールパイロット回路は、ＥＶＳＥ５２のＣＰＬＴ制御回路５６と、電源ＣＰＵ２８とによって構成される。
【００３９】
ＣＰＬＴ制御回路５６は、発振器１０２と、抵抗素子１０４と、電圧センサ１０６とを含む。発振器１０２は、外部電源５０（図１）から供給される電力によって動作する。発振器１０２は、抵抗素子１０４の出力電位が規定の電位Ｖ１（たとえば１２Ｖ）近傍のときは非発振のパイロット信号ＣＰＬＴを出力し、抵抗素子１０４の出力電位がＶ１から低下すると、規定の周波数（たとえば１ｋＨｚ）およびデューティーサイクルで発振するパイロット信号ＣＰＬＴを出力する。なお、デューティーサイクルは、外部電源５０から充電ケーブルを介して車両１０へ供給可能な定格電流に基づいて設定される。
【００４０】
電源ＣＰＵ２８は、抵抗素子１１０，１１２と、スイッチ１１４と、ＡＮＤゲート１１６とを含む。抵抗素子１１０は、パイロット信号ＣＰＬＴが伝送されるコントロールパイロット線と車両アースとの間に接続される。抵抗素子１１２およびスイッチ１１４は、コントロールパイロット線と車両アースとの間に直列に接続される。スイッチ１１４は、ＡＮＤゲート１１６の出力を受け、ＡＮＤゲート１１６の出力がＨ（論理ハイ）レベルのときにオンとなる。ＡＮＤゲート１１６は、充電制御ＣＰＵ３０からのＣＰＬＴ制御指令と充電制御監視ＣＰＵ３２からのＣＣＩＤ５４の遮断指令との論理積を演算し、その演算結果をスイッチ１１４へ出力する。
【００４１】
なお、充電制御ＣＰＵ３０からのＣＰＬＴ制御指令は、車両１０において外部充電可能であるときにＨレベルとなる信号である。また、充電制御監視ＣＰＵ３２からのＣＣＩＤ遮断指令は、充電制御監視ＣＰＵ３２において充電制御システムが正常であると判定されているときにＨレベルとなる信号である。したがって、ＡＮＤゲート１１６の出力は、外部充電が正常に行なわれているときはＨレベルであるが、充電制御監視ＣＰＵ３２において充電制御システムの異常が検知されるとＬ（論理ロー）レベルとなる。
【００４２】
このコントロールパイロット回路においては、ＣＰＬＴ制御回路５６からパイロット信号ＣＰＬＴが電位Ｖ１で出力されている状態において外部電源５０のコネクタ５８が車両１０のインレット２２に接続されると、抵抗素子１１０によりパイロット信号ＣＰＬＴの電位がＶ１からＶ２に低下し、パイロット信号ＣＰＬＴが発振する。そして、車両１０において外部充電の準備が完了すると、ＡＮＤゲート１１６の出力がＨレベルとなりスイッチ１１４がオンする（充電制御監視ＣＰＵ３２において充電制御の異常は検知されていないものとする。）。これにより、パイロット信号ＣＰＬＴの電位はＶ２からＶ３へさらに低下し、パイロット信号ＣＰＬＴの電位がＶ３となったことを検知したＣＰＬＴ制御回路５６によってＣＣＩＤ５４がオンされる。
【００４３】
図４は、パイロット信号ＣＰＬＴの波形図である。図４とともに図３を参照して、時刻ｔ１以前においては、車両１０のインレット２２に外部電源５０のコネクタ５８が接続されていないものとする。このとき、パイロット信号ＣＰＬＴの電位はＶ１であり、パイロット信号ＣＰＬＴは非発振状態である。
【００４４】
時刻ｔ１において、インレット２２にコネクタ５８が接続されると、パイロット信号ＣＰＬＴが電源ＣＰＵ２８に入力される。そうすると、パイロット信号ＣＰＬＴの電位は、抵抗素子１１０によってＶ１からＶ２に低下し、パイロット信号ＣＰＬＴは発振する。
【００４５】
時刻ｔ２において、車両１０において外部充電のための準備が完了すると、充電制御ＣＰＵ３０からのＣＰＬＴ制御指令に基づいて電源ＣＰＵ２８のスイッチ１１４がオンされる（充電制御監視ＣＰＵ３２において充電制御の異常は検知されていないものとする。）。そうすると、パイロット信号ＣＰＬＴの電位は、抵抗素子１１０，１１２によってＶ２からＶ３へさらに低下する。パイロット信号ＣＰＬＴの電位がＶ３になると、ＥＶＳＥ５２において、ＣＰＬＴ制御回路５６によりＣＣＩＤ５４がオンされる。
【００４６】
再び図３を参照して、充電制御監視ＣＰＵ３２において充電制御の異常が検知されると、充電制御監視ＣＰＵ３２からのＣＣＩＤ遮断指令がＬレベルとなるのでＡＮＤゲート１１６の出力がＬレベルとなり、スイッチ１１４がオフされる。そうすると、パイロット信号ＣＰＬＴの電位はＶ３からＶ２へ上昇し、ＣＰＬＴ制御回路５６によってＣＣＩＤ５４はオフされる。
【００４７】
図５は、図１に示した各ＣＰＵの機能の詳細、ならびに各ＣＰＵおよび充電器２４間で授受される情報の一例を示した図である。図５を参照して、電源ＣＰＵ２８は、外部充電時のシステム起動処理を実行する。具体的には、電源ＣＰＵ２８は、インレット２２にコネクタ５８が接続されると、充電制御ＣＰＵ３０へシステム起動トリガを出力する。また、電源ＣＰＵ２８は、パイロット信号ＣＰＬＴに関する情報（入力有無や電位等）を充電制御ＣＰＵ３０へ出力する。そして、電源ＣＰＵ２８は、充電制御ＣＰＵ３０から受けるＣＰＬＴ制御指令に基づいてパイロット信号ＣＰＬＴの電位を操作し、ＥＶＳＥ５２のＣＣＩＤ５４を遠隔操作する。さらに、電源ＣＰＵ２８は、ＣＣＩＤ５４の遮断指令を充電制御監視ＣＰＵ３２から受けると、パイロット信号ＣＰＬＴの電位を操作することによってＣＣＩＤ５４をオフさせる。
【００４８】
電池ＣＰＵ２６は、蓄電装置１２の電圧ＶＢおよび電流ＩＢの各検出値に基づいて蓄電装置１２のＳＯＣを算出する。ＳＯＣの算出方法としては、公知の種々の手法を用いることができる。また、電池ＣＰＵ２６は、算出されたＳＯＣに基づいて、蓄電装置１２への充電電力（Ｗ）の制限を示す制限値Ｗｉｎを算出する。たとえば、電池ＣＰＵ２６は、ＳＯＣが所定の下限値を下回ると制限値Ｗｉｎが小さくなるように制限値Ｗｉｎを算出する。さらに、電池ＣＰＵ２６は、ＳＯＣに基づいて、蓄電装置１２からの放電電力（Ｗ）の制限を示す制限値Ｗｏｕｔも算出する。
【００４９】
また、さらに、電池ＣＰＵ２６は、電圧ＶＢや電流ＩＢの検出値に基づいて蓄電装置１２の満充電判定を行なう。そして、電池ＣＰＵ２６は、蓄電装置１２の電力収支や制限値Ｗｉｎ、満充電判定の結果等を充電制御ＣＰＵ３０へ出力する。さらに、電池ＣＰＵ２６は、蓄電装置１２の充電状況を示す情報として、蓄電装置１２の電力収支や制限値Ｗｉｎ等を充電制御監視ＣＰＵ３２へ出力する。
【００５０】
充電制御ＣＰＵ３０は、外部充電時、ＥＶＳＥ５２のＣＣＩＤ５４を遠隔操作するためのＣＰＬＴ制御指令を生成して電源ＣＰＵ２８へ出力する。また、充電制御ＣＰＵ３０は、充電器２４の起動／停止処理を実行する。充電制御ＣＰＵ３０は、充電器２４の起動／停止指令を充電器２４へ出力し、充電器２４の状態を示す状態信号（起動／停止／異常等）を充電器２４から受ける。
【００５１】
また、充電制御ＣＰＵ３０は、充電器２４による充電電力を所定の目標値に制御するための電力フィードバック制御を実行し、充電電力の目標値を示す電力指令を生成して充電器２４へ出力する。さらに、充電制御ＣＰＵ３０は、電池ＣＰＵ２６から満充電判定の結果を受け、満充電が検知されると充電終了処理を実行する。また、さらに、充電制御ＣＰＵ３０は、充電器２４の制御状態を示す情報として、充電器２４の起動／停止指令の状態等を充電制御監視ＣＰＵ３２へ出力する。
【００５２】
充電制御監視ＣＰＵ３２は、充電器２４の制御状態を示す情報（充電器２４の起動／停止指令の状態等）を充電制御ＣＰＵ３０から受ける。また、充電制御監視ＣＰＵ３２は、蓄電装置１２の充電状況を示す情報（蓄電装置１２の電力収支や制限値Ｗｉｎ等）を電池ＣＰＵ２６から受ける。そして、充電制御監視ＣＰＵ３２は、これらの情報に基づいて充電制御の異常を監視する。
【００５３】
たとえば、充電制御監視ＣＰＵ３２は、充電器２４へ停止指令が出力されているとの情報を充電制御ＣＰＵ３０から受けているにも拘わらず蓄電装置１２の充電電力が所定値よりも大きい状態が継続するとき、充電制御が異常であると判定する。あるいは、外部充電時に蓄電装置１２の充電電力が制限値Ｗｉｎを継続的に超過しているとき、充電制御監視ＣＰＵ３２は、充電制御が異常であると判定する。そして、充電制御が異常であると判定されると、充電制御監視ＣＰＵ３２は、ゲート遮断指令を充電器２４へ出力するとともにＣＣＩＤ５４の遮断指令を電源ＣＰＵ２８へ出力する。
【００５４】
以上のように、この実施の形態においては、充電制御ＣＰＵ３０による充電器２４の制御状態を示す情報および蓄電装置１２の充電状況を示す情報に基づいて充電制御の異常を監視する充電制御監視ＣＰＵ３２が設けられる。そして、充電制御監視ＣＰＵ３２は、充電制御の異常を検知すると、充電器２４のゲート遮断を実行するとともにＥＶＳＥ５２のＣＣＩＤ５４をオフさせる。したがって、この実施の形態によれば、充電制御ＣＰＵ３０自体では検知不可能な充電制御の異常が発生しても蓄電装置１２の過充電を確実に抑止することができる。
【００５５】
なお、上記の実施の形態においては、充電器２４は、ＳＭＲ１４とＰＣＵ１６との間に配設される正極線ＰＬおよび負極線ＮＬに接続されるものとしたが、蓄電装置１２とＳＭＲ１４との間に充電器２４を接続してもよい。
【００５６】
また、上記においては、充電制御監視ＣＰＵ３２により充電制御の異常が検知されると、パイロット信号ＣＰＬＴを用いて車両１０からＣＣＩＤ５４を遠隔操作することによりＣＣＩＤ５４を遮断状態にするものとしたが、外部電源５０からの給電経路を遮断する方法は、このような方法に限定されるものではない。パイロット信号ＣＰＬＴを用いることなく別途信号線を設けてＣＣＩＤ５４をオフさせてもよいし、車両１０内に遮断器が設けられる場合には、電源ＣＰＵ２８または充電制御監視ＣＰＵ３２によって遮断器を直接制御するようにしてもよい。
【００５７】
また、上記においては、充電制御監視ＣＰＵ３２により充電制御の異常が検知されると、充電器２４のゲート遮断を実行するとともにＥＶＳＥ５２のＣＣＩＤ５４をオフさせるものとしたが、充電器２４のゲート遮断およびＣＣＩＤ５４のオフのいずれかのみを実行するものであってもよい。
【００５８】
また、電池ＣＰＵ２６、電源ＣＰＵ２８、充電制御ＣＰＵ３０および充電制御監視ＣＰＵ３２は、同一の電子制御ユニット（ＥＣＵ（Electronic Control Unit））に設けてもよいし、複数のＥＣＵに分けて構成してもよい。
【００５９】
また、上記においては、充電装置が車両１０に適用される場合について説明したが、この発明の充電装置は、車両以外の設備（たとえば外部充電可能な電化製品等）にも適用可能である。
【００６０】
なお、上記において、充電制御ＣＰＵ３０は、この発明における「充電制御装置」の一実施例に対応し、電池ＣＰＵ２６は、この発明における「蓄電制御装置」の一実施例に対応する。また、充電制御監視ＣＰＵ３２は、この発明における「監視装置」の一実施例に対応し、ＣＣＩＤ５４は、この発明における「遮断器」の一実施例に対応する。
【００６１】
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。
【符号の説明】
【００６２】
１０ 車両、１２ 蓄電装置、１４ ＳＭＲ、１６ ＰＣＵ、１８ 動力出力装置、２０ 駆動輪、２２ インレット、２４ 充電器、２６ 電池ＣＰＵ、２８ 電源ＣＰＵ、３０ 充電制御ＣＰＵ、３２ 充電制御監視ＣＰＵ、３４，１０６ 電圧センサ、３８ 電流センサ、５０ 外部電源、５２ ＥＶＳＥ、５４ ＣＣＩＤ、５６ ＣＰＬＴ制御回路、５８ コネクタ、７２ ＡＣ／ＤＣコンバータ、７４ ＤＣ／ＡＣコンバータ、７６ 絶縁トランス、７８ 整流回路、８０ ドライブ回路、８２ マイコン、１０２ 発振器、１０４，１１０，１１２ 抵抗素子、１１４ スイッチ、１１６ ＡＮＤゲート。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電装置が搭載される設備の外部に設けられる外部電源によって前記蓄電装置を充電するための充電装置であって、
前記外部電源から電力の供給を受けて前記蓄電装置を充電する充電器と、
前記充電器による前記蓄電装置の充電を制御する充電制御装置と、
前記蓄電装置の充電状態を制御する蓄電制御装置と、
前記充電制御装置による前記充電器の制御状態を示す情報および前記蓄電装置の充電状況を示す情報をそれぞれ前記充電制御装置および前記蓄電制御装置から受け、その受けた情報に基づいて充電制御の異常を監視する監視装置とを備え、
前記監視装置は、充電制御の異常が検知されると、前記充電器による前記蓄電装置の充電を停止するための制御を実行する、充電装置。
【請求項２】
前記充電器は、電力変換用のスイッチング素子を含み、
前記監視装置は、充電制御の異常が検知されると、前記スイッチング素子のゲート遮断を指示する指令を前記充電器へ出力する、請求項１に記載の充電装置。
【請求項３】
前記外部電源から前記充電器への給電経路に設けられる遮断器をさらに備え、
前記監視装置は、充電制御の異常が検知されると、前記給電経路の遮断を指示する指令を前記遮断器へ出力する、請求項１または請求項２に記載の充電装置。
【請求項４】
前記監視装置は、前記充電制御装置による前記充電器の制御状態と前記蓄電装置の充電状況との矛盾が検知されると、前記充電器による前記蓄電装置の充電を停止するための制御を実行する、請求項１から請求項３のいずれかに記載の充電装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の充電装置と、
前記充電装置によって充電される蓄電装置と、
前記蓄電装置に蓄えられた電力を用いて走行駆動力を発生する電動機とを備える車両。
【請求項１】
蓄電装置が搭載される設備の外部に設けられる外部電源によって前記蓄電装置を充電するための充電装置であって、
前記外部電源から電力の供給を受けて前記蓄電装置を充電する充電器と、
前記充電器による前記蓄電装置の充電を制御する充電制御装置と、
前記蓄電装置の充電状態を制御する蓄電制御装置と、
前記充電制御装置による前記充電器の制御状態を示す情報および前記蓄電装置の充電状況を示す情報をそれぞれ前記充電制御装置および前記蓄電制御装置から受け、その受けた情報に基づいて充電制御の異常を監視する監視装置とを備え、
前記監視装置は、充電制御の異常が検知されると、前記充電器による前記蓄電装置の充電を停止するための制御を実行する、充電装置。
【請求項２】
前記充電器は、電力変換用のスイッチング素子を含み、
前記監視装置は、充電制御の異常が検知されると、前記スイッチング素子のゲート遮断を指示する指令を前記充電器へ出力する、請求項１に記載の充電装置。
【請求項３】
前記外部電源から前記充電器への給電経路に設けられる遮断器をさらに備え、
前記監視装置は、充電制御の異常が検知されると、前記給電経路の遮断を指示する指令を前記遮断器へ出力する、請求項１または請求項２に記載の充電装置。
【請求項４】
前記監視装置は、前記充電制御装置による前記充電器の制御状態と前記蓄電装置の充電状況との矛盾が検知されると、前記充電器による前記蓄電装置の充電を停止するための制御を実行する、請求項１から請求項３のいずれかに記載の充電装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の充電装置と、
前記充電装置によって充電される蓄電装置と、
前記蓄電装置に蓄えられた電力を用いて走行駆動力を発生する電動機とを備える車両。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１３０１５４（Ｐ２０１２−１３０１５４Ａ）
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７９１２０（Ｐ２０１０−２７９１２０）
【出願日】平成２２年１２月１５日（２０１０．１２．１５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１５日（２０１０．１２．１５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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