JP2015061373A - 車両の充電制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リレーの動作回数を減少させることができる車両の充電制御装置を提供する。
【解決手段】ＥＣＵ２０は、ＩＣ１２に保持される電力情報を取得してから再起動するまでのスリープ状態の間に、取得されたＣＰＬＴ発信停止履歴のうち、停止された停止履歴がＩＣ１２に保持されているか否かを判定する。保持されている場合は、ＣＣＩＤリレー７０を接続する。ＥＣＵ２０は、停止履歴がＩＣ１２に保持されていない場合、充電開始判断の処理を行なう。ＥＣＵ２０は、再起動時に情報信号が停止した履歴がＩＣ１２になければ、ＣＣＩＤリレー７０を接続せずに、経路の遮断状態を維持したまま、充電時間を算出し、充電経路遮断リレーの動作回数を減少させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の充電制御に関し、特に車両外部の電源から供給される電力により車両に搭載された蓄電装置を充電する車両の充電制御装置に関する。

従来、車両に搭載された蓄電池に、車両外部の電源（以下、外部電源とも称する）から電力を供給して充電する充電制御装置が知られている（特許文献１：特開２００９−１７１７３３号公報参照）。

このような車両の充電制御装置では、車両外部の電源側にコントロールパイロット回路が設けられている。

コントロールパイロット回路は、充電ケーブルを経由して車両に電力を供給する外部電源に関する電力情報のうち、定格電流値などを識別可能なパイロット信号を用いて車両の充電制御部に通知する。車両の充電制御部では、充電開始までの放置中に定期的にシステムを起動させ、電池の残存容量ＳＯＣや電池温度などを検出し、パイロット信号で得られた電力情報に基づいて、充電開始時間および充電時間を決定する。

特開２００９−１７１７３３号公報

このように構成された従来の車両の充電制御装置では、定期的にシステムを起動し、その都度、充電にかかる時間を充電制御部で計算し直している。このため、コントロールパイロット回路側に設けられたリレーの動作回数は、再起動の回数の増加に伴って増加してしまうといった問題があった。

この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的はリレーの動作回数を減少させることができる車両の充電制御装置を提供することである。

本発明による車両の充電制御装置は、車両の外部の電源から車両までの経路に介挿される充電経路遮断リレーを含む充電ケーブルのコネクタと接続可能に構成された充電接続部と、充電接続部で受電した電力により車両に搭載された蓄電装置を充電するための充電器と、充電ケーブルを経由した電源および充電接続部の間の電気的な接続が維持されている間、充電ケーブル側から車両側へ連続的に伝送される情報信号に基づいて、充電器による蓄電装置への充電を制御する充電制御部とを備える。

充電制御部は、情報信号に乗せて伝送される、電源からの給電に関する電力情報に基づいて、充電器による蓄電装置の充電の際の充電条件を設定して、充電条件に応じて充電器を制御するように構成され、かつ、電力情報を一旦取得してから充電経路遮断リレーの遮断を伴ってスリープ状態に移行し、スリープ状態から再起動する際に、スリープ状態の間に情報信号の伝送が連続的に継続されているときには、充電経路遮断リレーの遮断を維持したままスリープ状態に移行する前に取得した電力情報に基づいて、充電条件を設定する。

本発明によれば、充電制御部がスリープ状態から再起動する際に、情報信号の伝送が連続的に継続されているときには、充電経路遮断リレーによる経路の遮断を維持したまま、スリープ状態に移行する前に取得した電力情報に基づいて、充電条件を設定する。

充電条件の設定は、経路を再接続しなくても、供給されている電力の電力情報に応じて変更されて、充電経路遮断リレーの動作回数を減少させることができる。

本発明の実施の形態に従う車両の充電制御装置の構成を説明するブロック図である。 図１の車両の充電制御装置の動作を説明するフローチャートである。

以下において、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。

図１は、本発明の実施の形態に従う車両の充電制御装置の構成を説明するブロック図である。以下の実施の形態では車両１００が電気自動車である場合について説明するが、本発明の車両１００は、例えばハイブリッド車両など、電気自動車以外であってもよく、電動車両であれば電気自動車に限定されない。

図１を参照して、車両１００は、充電器１０と、制御部２０（以下、ＥＣＵ２０ともいう）と、電池パック３０と、ＰＣＵ４０とを備える。

また、車両１００の充電器１０は、充電接続部に該当する充電ポート１１と、充電器１０に内蔵されたＩＣ１２とを備える。充電ケーブル２００のケーブルコード１４の先端にはコネクタ２１０が設けられている。充電ポート１１は、車両１００の外部からこのコネクタ２１０が装着可能であり、これにより両者は電気的に接続される。

この充電システムでは、コネクタ２１０による充電ポート１１への接続で、充電ケーブル２００は、外部電源３００から車両１００までの経路に介挿されて、充電ケーブル２００を経由した外部電源３００と充電ポート１１との間の電気的な接続が維持される。

電気的な接続が維持されている間、外部電源３００からの電力が車両１００の充電ポート１１で受電されて充電器１０に供給される。そして、充電ポート１１で受電した電力により、充電器１０は、車両１００に搭載された電池パック３０の蓄電池３１を充電するように構成されている。

充電ケーブル２００には、コントロールユニット２２０が設けられている。コントロールユニット２２０は、外部電源３００の電力が充電ケーブル２００を経由して供給される際に、図示しない発振機などから連続的に伝送されるコントロールパイロット信号ＣＰＬＴ（以下、ＣＰＬＴ信号とも記す）を車両１００側に向けて出力する。

また、コントロールユニット２２０には、ＣＣＩＤリレー７０が設けられている。ＣＣＩＤリレー７０は、充電ケーブル２００の装着時に外部電源３００から車両１００までの経路に介装されるように設けられている。すなわち、充電経路遮断リレーに該当して、開閉動作に伴って経路を接続／遮断することにより外部電源３００から充電器１０へ供給される電力を遮断することができる。

また、この実施の形態の充電器１０内には、ＩＣ１２が設けられている。ＩＣ１２は保持部に該当して、信号線１５から情報信号に該当するＣＰＬＴ信号を受信して、発信停止履歴を保持可能とする機能を有するように構成されている。この実施の形態では、ＩＣ１２と充電ケーブル２００との間を結ぶ信号線１５を通じて送信されたＣＰＬＴ信号は、充電器１０内を経由してＥＣＵ２０に送られる際に、ＩＣ１２により電力情報が取得される。すなわち、ＩＣ１２は、保持部に該当して、取得した電力情報の発信停止履歴を保持可能に構成されている。

ＣＰＬＴ信号には、充電ケーブル２００側から電力系統の状態、たとえば充電時間の計算に用いる定格電流の電圧値、たとえば１００Ｖおよび２００Ｖの何れであるかなどの電力情報が乗せられる。

この実施の形態のＩＣ１２は、充電時間の計算を行なう制御部２０とは別体で構成される充電器１０内に設けられている。

また、この実施の形態のＩＣ１２は、充電ケーブル２００からＥＣＵ２０へ送信されるＣＰＬＴ信号が充電器１０内を通過する際に、電力情報の発信停止履歴をこのＣＰＬＴ信号から取得して、履歴として保持される。そして、制御部２０が待機状態であるスリープ状態となっても、別体で設けられた充電器１０内のＩＣ１２は、通過したＣＰＬＴ信号の発信停止履歴を記憶し続け、ＥＣＵ２０が再起動する際に、この発信停止履歴を読出し可能としている。

この実施の形態の保持部は、ＩＣ１２によって構成されているが、特にこれに限らず、電力情報をこのＣＰＬＴ信号から取得して、発信停止履歴として保持するものであれば、たとえばメモリなどの他の電子部品であってもよい。なお、ＩＣ１２が設けられる箇所は、充電器１０内に限定されるものではなく、ＥＣＵ２０に接続される信号線１５が経由する箇所であれば車両１００のいずれの部分であってもよい。

ＥＣＵ２０は制御部に該当する。ＥＣＵ２０には、図示しないタイマが設けられている。タイマはタイマ充電を行なう際の充電の開始や、充電開始から充電終了までの時間の計算またはカウントなどに用いられる。たとえば、ＥＣＵ２０は、電力系統からの情報や蓄電池３１の残存容量ＳＯＣまたは蓄電池３１の温度に応じて必要とされる充電電力量を算出する。そして、電力情報に基づいて、充電電力量から充電条件の１つとしての充電時間を演算する。充電条件としては、この他にも例えば充電開始時刻、充電終了時刻などがある。

そして、ＥＣＵ２０は、演算により求められた充電時間と、充電を開始する時刻とを設定して、これらの充電条件に応じて充電器１０による蓄電池３１への充電を制御する。タイマ充電では、スリープ状態と起動状態との間で一定周期で行なわれる移行のうち、スリープ状態から再起動されて起動状態となる移行時に、充電開始判断の条件を用いて、充電開始の判断が行なわれる。

この実施の形態の車両１００は、図１に示すように充電器１０と蓄電装置としての電池パック３０との間を結ぶ充電経路８０に電圧センサ８１、サブＤＣ／ＤＣコンバータ８３が設けられている。

また、この実施の形態の電池パック３０には、蓄電池３１に加えて、充電リレーＣＨＲと、システムメインリレーＳＭＲとが含まれている。この実施の形態では、蓄電池３１としてリチウムイオン電池を用いているが、たとえば、ニッケル水素電池などでもよく、充放電可能な二次電池またはキャパシタであればどのような種類の蓄電池であってもよい。また、電池パック３０は、構造上、充電リレーＣＨＲまたは、システムメインリレーＳＭＲと一体に形成されているが、特にこれに限らず、単体のリチウムイオン電池またはニッケル水素電池などにより構成されてもよい。

この電池パック３０では、充電リレーＣＨＲと、システムメインリレーＳＭＲとが、共通の抵抗Ｒを介して蓄電池３１に接続されている。システムメインリレーＳＭＲとＰＣＵ４０との間を結ぶ経路９０には、メインＤＣ／ＤＣコンバータ９１と、負荷としてのＡ／Ｃ９３と、電圧センサ９５とが設けられている。ＰＣＵ４０には、さらに図示しない駆動用回転電機などの負荷が接続されている。

また、各電圧センサ８１，９５は、経路８０，９０内の電圧の値を検出してそれぞれＥＣＵ２０に送信する。ＥＣＵ２０は、これらの検出値を用いてＣＣＩＤリレー７０と、メインＤＣ／ＤＣコンバータ９１と、サブＤＣ／ＤＣコンバータ８３と、システムメインリレーＳＭＲと、充電リレーＣＨＲとに制御信号を出力する。

充電リレーＣＨＲは、ＥＣＵ２０からの制御信号に応じて充電器１０と蓄電池３１との間の経路の遮断／接続を行なう。システムメインリレーＳＭＲは、ＥＣＵ２０からの制御信号に応じて蓄電池３１とＰＣＵ４０との間の遮断／接続を行なう。

また、ＥＣＵ２０から出力される制御信号に応答して駆動されるメインＤＣ／ＤＣコンバータ９１と、サブＤＣ／ＤＣコンバータ８３とは、蓄電池３１との間の接続／切断がそれぞれシステムメインリレーＳＭＲと充電リレーＣＨＲとにより行なわれる。

そして、電力情報を一旦取得してからＣＣＩＤリレー７０の遮断を伴って、ＥＣＵ２０はスリープ状態に移行し、スリープ状態からＥＣＵ２０が再起動する際に、スリープ状態の間に情報信号の伝送が連続的に継続されているときには、ＣＣＩＤリレー７０の遮断を維持したままスリープ状態に移行する前に取得した電力情報に基づいて、充電条件を設定する。

図２は、図１の車両の充電制御装置の動作を説明するフローチャートである。
図１を参照しつつ図２に沿って、この充電システムで行なわれる充電制御について説明すると、ステップＳ１では、この車両１００の充電制御装置にタイマ充電が設定された状態で、車両１００の充電ポート１１にコネクタ２１０が装着されると、充電ケーブル２００を経由した外部電源３００および充電ポート１１の間が電気的に接続されてＥＣＵ２０が起動する。このＥＣＵ２０の起動によってＥＣＵ２０に制御される充電システムが起動する。

ステップＳ２では、ＥＣＵ２０からの制御信号によってＣＣＩＤリレー７０が一旦接続される。

ステップＳ３では、外部電源３００に充電ケーブル２００が接続されると、外部電源３００から供給される電力に応じて調整されたＣＰＬＴ信号が生成される。ＣＰＬＴ信号は、充電ケーブル２００のコントロールユニット２２０から出力されて、車両１００側に接続された信号線１５によって伝送される。信号線１５から車両側に入力されたＣＰＬＴ信号は、充電器１０内を経由してからＥＣＵ２０へ送信される。ＣＰＬＴ信号は、充電器１０内を経由する際、充電器１０に内蔵されたＩＣ１２によって取得されて、ＩＣ１２に発信停止履歴として記憶、保持される。

ステップＳ３で取得された電力情報は、ステップＳ４でＥＣＵ２０により充電条件の算出に用いられる。充電条件の算出では、定格電流の電圧値（１００Ｖｏｒ２００Ｖ）などの電力情報が取得されて、この電力情報に基づいて充電時間が演算される。

ステップＳ５では、ＥＣＵ２０により充電開始の判断が行なわれる。充電開始の時刻の設定は、ＣＣＩＤリレー７０の接続制御を一旦行なって取得された電力情報、電池の残存容量ＳＯＣ、タイマ情報や電池温度などの電池パック３０の情報に基づいて行なわれる。すなわち、ＥＣＵ２０は、充電開始時間および電力情報から算出された充電時間に基づいて、直ちに充電を開始するか否かを判断する。

ステップＳ５では、ＥＣＵ２０が充電を開始すると判断した場合（ステップＳ５でＹＥＳ）、ＥＣＵ２０は、ステップＳ６に処理を進める。またステップＳ５で、ＥＣＵ２０が充電を開始しないと判断した場合（ステップＳ５でＮＯ）、ＥＣＵ２０は、ステップＳ９に処理を進める。

ステップＳ６では、ＣＣＩＤリレー７０が未接続か否かが確認される。ステップＳ６で、ＣＣＩＤリレー７０が未接続である場合（ステップＳ５でＹＥＳ）は、ＥＣＵ２０は、ステップＳ７に処理を進める。

ステップＳ６で、ＣＣＩＤリレー７０が未接続でない、すなわち接続されている場合（ステップＳ６でＮＯ）は、ＥＣＵ２０は、ステップＳ８に処理を進め、充電を開始する。

一方、充電を開始しないと判断した場合、待機時間を抑制するためにＥＣＵ２０を定期的にスリープするための一連の処理が実行される。ステップＳ９で、ＣＣＩＤリレー７０は、ＥＣＵ２０によりＯＦＦ制御されて遮断される。ステップＳ１０では、ＥＣＵ２０のスリープ状態への移行に伴って、スリープ状態に移行する。スリープ状態では、ＥＣＵ２０が再起動されるまで待機している。

ステップＳ１１では、ＥＣＵ２０によって予め設定された所定時間Ｔが経過したか否かが判定される。所定時間Ｔは、スリープの周期に相当し、例えば数分から数時間などで事前に設定されるのが好ましい。ＥＣＵ２０は、所定時間Ｔが経過した場合（ステップＳ１１でＹＥＳ）は、ステップＳ１２に処理を進め、所定時間Ｔが経過していない場合（ステップＳ１１でＮＯ）は、ステップＳ１１の処理を繰り返す。

ステップＳ１２では、所定時間Ｔの経過後、ＥＣＵ２０はタイマ起動により再起動されて、処理をステップＳ１３に進める。

ステップＳ１３では、ＥＣＵ２０がＩＣ１２によって、取得された情報信号を用いて判定を行なう。情報信号は、スリープ状態の間にＩＣ１２に保持されたＣＰＬＴ信号を参照して、ＣＰＬＴ発信停止履歴の中に、停止された停止履歴があるか否かによって判定される。

停止履歴がＩＣ１２に保持されている場合（ステップＳ１３でＹＥＳ）は、外部電源３００が変更された可能性があるので、ＥＣＵ２０が処理をステップＳ２に戻して、ＣＣＩＤリレー７０を接続する。

この実施の形態では、ＥＣＵ２０は、スリープ状態から再起動する際、電力情報を前回取得してから今回再起動されるまでの間に情報信号の伝送が停止したか否かの判定は、発信が停止された停止履歴がＩＣ１２に保持されているか否かを参照している。このため外部電源が変更された場合は、停止履歴があることにより判定できる。

ＥＣＵ２０は、停止履歴がＩＣ１２に保持されていない場合（ステップＳ１３でＮＯ）、ステップＳ４に進めて充電開始判断の処理を行なう。

そして、再起動時に充電状態通知信号の停止した履歴がＩＣ１２になければ、外部電源３００の変更がないと判断できる。また、ＣＣＩＤリレー７０を接続せずに、経路の遮断状態を維持したまま、充電時間を算出する。すなわち、ＥＣＵ２０は、今回再起動されるまでのスリープ状態中に情報信号の伝送が停止していない場合には、停止履歴はなく、外部の電源が不変で、同じ電力条件で充電可能な電力が供給可能であると判断できる。

このため、ＥＣＵ２０は、ＣＣＩＤリレー７０によって遮断された経路の状態を遮断したままとして、前回取得された電力情報に基づいて、充電器１０による電池パック３０の充電の際の充電条件を算出できる。

このように、この充電システムでは、ＥＣＵ２０を再起動する度に、ＣＣＩＤリレー７０を接続しなくてもよい。したがって充電に用いられる経路を遮断するＣＣＩＤリレー７０の動作回数を減少させることができる。

上述してきたように、本実施の形態は、車両１００の外部の外部電源３００から車両１００までの経路に介挿されるＣＣＩＤリレー７０を含む充電ケーブル２００のコネクタ２１０と接続可能に構成された充電ポート１１と、充電ポート１１で受電した電力により車両１００に搭載された電池パック３０を充電するための充電器１０と、充電ケーブル２００を経由した外部電源３００および充電ポート１１の間の電気的な接続が維持されている間、充電ケーブル２００側から車両１００側へ連続的に伝送されるＣＰＬＴ信号に基づいて、充電器１０による電池パック３０への充電を制御するＥＣＵ２０とを備える。

ＥＣＵ２０は、情報信号に乗せて伝送される、外部電源３００からの給電に関する電力情報に基づいて、充電器１０による電池パック３０の充電の際の充電条件を設定して、充電条件に応じて充電器１０を制御するように構成され、かつ、電力情報を一旦取得してからＣＣＩＤリレー７０の遮断を伴ってスリープ状態に移行し、スリープ状態から再起動する際に、スリープ状態の間に情報信号の伝送が連続的に継続されているときには、ＣＣＩＤリレー７０の遮断を維持したままスリープ状態に移行する前に取得した電力情報に基づいて、充電条件を設定する。

ＥＣＵ２０がスリープ状態から再起動する際に、情報信号の伝送が連続的に継続されているときには、ＣＣＩＤリレー７０による経路の遮断を維持したまま、スリープ状態に移行する前に取得した電力情報に基づいて、充電条件を設定する。

充電条件の設定は、経路を再接続しなくても、供給されている電力の電力情報に応じて変更されて、充電経路遮断リレーの動作回数を減少させることができる。

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。

１０ 充電器、１１ 充電ポート、１２ ＩＣ、１４ ケーブルコード、１５ 信号線、２０ ＥＣＵ、３０ 電池パック、３１ 蓄電池、７０ ＣＣＩＤリレー、８０ 充電経路、８１，９５ 電圧センサ、８３ サブＤＣ／ＤＣコンバータ、９１ メインＤＣ／ＤＣコンバータ、９０ 経路、１００ 車両、２００ 充電ケーブル、２１０ コネクタ、２２０ コントロールユニット、３００ 外部電源、ＣＨＲ 充電リレー、Ｒ 抵抗、ＳＭＲ システムメインリレー。

Claims (1)

1. 車両の外部の電源から前記車両までの経路に介挿される充電経路遮断リレーを含む充電ケーブルのコネクタと接続可能に構成された充電接続部と、
   前記充電接続部で受電した電力により前記車両に搭載された蓄電装置を充電するための充電器と、
   前記充電ケーブルを経由した前記電源および前記充電接続部の間の電気的な接続が維持されている間、充電ケーブル側から車両側へ連続的に伝送される情報信号に基づいて、前記充電器による前記蓄電装置への充電を制御する充電制御部とを備え、
   前記充電制御部は、
   前記情報信号に乗せて伝送される、前記電源からの給電に関する電力情報に基づいて、前記充電器による前記蓄電装置の充電の際の充電条件を設定して、当該充電条件に応じて前記充電器を制御するように構成され、かつ、
   前記電力情報を一旦取得してから前記充電経路遮断リレーの遮断を伴ってスリープ状態に移行し、当該スリープ状態から再起動する際に、当該スリープ状態の間に前記情報信号の伝送が連続的に継続されているときには、前記充電経路遮断リレーの遮断を維持したまま前記スリープ状態に移行する前に取得した前記電力情報に基づいて、前記充電条件を設定する、車両の充電制御装置。

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