车辆的系统起动装置及车辆的系统起动方法

专利名称：车辆的系统起动装置及车辆的系统起动方法
技术领域：
本发明涉及车辆的系统起动装置及车辆的系统起动方法，特别涉及被构成为能够 从车辆外部的电源对搭载于车辆的车辆驱动用的蓄电装置进行充电的车辆的系统起动装 置及系统起动方法。
背景技术：
作为有益于环境的车辆，近年来电动汽车、混合动力车、燃料电池车等受到注目。 这些车辆搭载产生行驶驱动力的电动机和储存向该电动机供给的电力的蓄电装置。混合动 力车是搭载有电动机和内燃机作为动力源的车辆，燃料电池车是搭载有燃料电池作为车辆 驱动用的直流电源的车辆。在这样的车辆中，已知能够从一般家庭的电源对搭载于车辆的车辆驱动用的蓄电 装置进行充电的车辆。例如，通过由充电电缆连接设置于房屋的电源插座与设置于车辆的 充电端口，从而从一般家庭的电源向蓄电装置供给电力。以下，将如此能够从设置在车辆外 部的电源对搭载于车辆的蓄电装置进行充电的车辆也称为“插电式车”。插电式车的标准，在日本由“电动汽车用传导充电系统一般要求事项(電気自 動車用。)吁八y充電〉% f A—般要求事項)”(非专利文献1)来制定，在美利 坚合众国由“SAE电动车辆传导充电耦合器(SAEElectric Vehicle Conductive Charge Coupler)，，(非专利文献2)来制定。在“电动汽车用传导充电系统一般要求事项(電気自動車用二 y >7 r λ ■/充 電* ；^〒Λ—般要求事項)”和“SAE电动车辆传导充电耦合器(SAE Electric Vehicle Conductive Charge Coupler) ”中，作为一例规定了关于控制导频的规格。控制导频被定义 为经由车辆侧的控制电路而连接从内部配线向车辆供给电力的EVSE (Electric Vehicle SupplyEquipment 电动车辆供电设备)的控制电路与车辆的接地部的控制线(非专利文 献1)，基于经由该控制线通信的导频信号，判断充电电缆的连接状态和/或可否从电源向 车辆供给电力、EVSE的额定电流等。在“电动汽车用传导充电系统一般要求事项(電気自動車用二 y >7 r λ ■/充 電* 7歹A—般要求事項)”、“SAE电动车辆传导充电耦合器(SAE Electric Vehicle Conductive Charge Coupler) ”中，关于在充电期间发生停电，停电已恢复时再次起动车辆 系统的方法的详细说明，没有特别制定。日本特开平10-304582号公报(专利文献1)公开了在停电已恢复时再次起动车 辆系统的一种方法。在随着充电电缆的连接部已插入到车辆的充电端口时的限位开关的动 作来起动电源的车辆系统中，当在充电期间发生停电时，车辆系统停止、且发生连接部仍插 入到充电端口的状态，由此存在基础设施侧即使从停电恢复也不能再次开始充电的问题。 于是，在该公报公开的充电装置中，停电恢复时，接收来自基础设施侧的通信信号来生成系 统起动信号，使电池ECU (Electronic Control Unit 电子控制单元)起动，再次开始充电 (参照专利文献1)
专利文献1 日本特开平10-304582号公报专利文献2 日本特开平11-205909号公报非专利文献1 “日本电动车协会规格电动汽车用传导充电系统一般要求事项(日本電動車両協会規格電気自動車用二、巧"八^充電〉% f A—般要求事項)”，财团法 人日本电动车协会(財団法人日本電動車両協会)、2001年3月29日非专利文献2 :"SAE电动车辆传导充电耦合器(SAE Electric VehicleConductive Charge Coupler)”， SAEJ1772,国际汽车工程师学会 (SAEInternational),2001年 11 月

发明内容
然而，在日本特开平10-304582号公报所记载的充电装置中，以限位开关被接通 作为前提，所以在限位开关故障和/或该信号线断线等异常时不能起动车辆系统。并且，既 然都不能起动车辆系统，也就不能检测上述的异常。另一方面，如果利用由“电动汽车用传导充电系统一般要求事项(電気自動車用 ^ y >7 r λ y充電* ^ r A—般要求事項)”和“SAE电动车辆传导充电耦合器(SAE Electric Vehicle Conductive Charge Coupler) ”制定的导频信号作为车辆系统的起动信 号，则在发生上述异常时也能够起动车辆系统，也没有必要另外从基础设施侧设置系统起 动用的信号线，所以优选。然而，上述导频信号是脉冲信号，另一方面，接收系统起动信号的ECU(电源ECU 等)为了抑制待机时的消耗电力而一般使控制周期延迟，所以若将导频信号直接用于系统 起动信号，则可能在接收系统起动信号的ECU中不能识别导频信号。于是，本发明是为了解决这些课题而做出的，其目的在于提供一种在从车辆外部 的电源对蓄电装置充电时能够可靠地起动车辆系统的车辆的系统起动装置。另外，本发明的另外的目的在于提供一种在从车辆外部的电源对蓄电装置充电时 能够可靠地起动车辆系统的车辆的系统起动方法。根据本发明，是一种车辆的系统起动装置，所述车辆被构成为能够从车辆外部的 电源对搭载于车辆的车辆驱动用的蓄电装置进行充电，所述系统起动装置具备信号生成电 路、EVSE控制装置、起动控制装置和信号操作电路。信号生成电路被构成为能够生成连接信 号(连接器信号CNCT)，所述连接信号表示用于从车辆外部的电源向车辆供给电力的充电 电缆与车辆的连接。EVSE控制装置被设置在车辆的外部，被构成为能够生成导频信号(导 频信号CPLT)并向车辆发送，所述导频信号基于能够经由充电电缆向车辆供给的额定电流 的大小来进行脉冲宽度调制。起动控制装置搭载于车辆，在要求车辆行驶时，按照由利用者 进行的系统起动操作来起动车辆的系统，在要求从车辆外部的电源向蓄电装置充电时，根 据连接信号和导频信号的任一个来起动系统。信号操作电路搭载于车辆，被构成为通过操 作导频信号的电位，从而能够向EVSE控制装置通知使得在由起动控制装置起动系统之前 将导频信号非脉冲化。优选的是，导频信号的脉冲周期比起动控制装置的动作周期短。优选的是，信号操作电路，根据充电电缆与车辆的连接以及车辆的状态来操作导 频信号的电位，由此向EVSE控制装置通知充电电缆的连接和车辆状态，并且向EVSE控制装置通知使得在由起动控制装置起动系统之前将导频信号非脉冲化。更优选的是，信号操作电路具备电阻电路和切换电路。电阻电路被构成为能够根据充电电缆与车辆的连接以及车辆状态来阶段地改变导频信号的电位。切换电路被配设在 车辆中的导频信号的输入端子与电阻电路及起动控制装置之间，在由起动控制装置起动系 统之前，将从输入端子输入的导频信号不经由电阻电路而向起动控制装置输出，当由起动 控制装置起动系统时，将从输入端子输入的导频信号的输出对象切换到电阻电路。更优选的是，当从车辆外部的电源向蓄电装置的充电停止时，切换电路将从输入 端子输入的导频信号的输出对象切换到起动控制装置。优选的是，车辆的系统起动装置还具备异常检测部。异常检测部，在由切换电路将 导频信号的输出对象切换到电阻电路后，若导频信号不振荡、且产生了导频信号的电位的 状态持续规定时间，则检测为导频信号异常。优选的是，车辆搭载充电器，该充电器用于将从车辆外部的电源供给的电力变换 到蓄电装置的电压等级来对蓄电装置进行充电。另外，根据本发明，是一种车辆的系统起动方法，所述车辆被构成为能够从车辆外 部的电源对搭载于车辆的车辆驱动用的蓄电装置进行充电，所述系统起动方法包括按照 由利用者在要求车辆行驶时进行的系统起动操作来起动车辆的系统的步骤；在要求从车辆 外部的电源向蓄电装置的充电时，根据连接信号(连接器信号CNCT)和导频信号(导频信 号CPLT)的任一个来起动系统的步骤，所述连接信号表示用于从车辆外部的电源向车辆供 给电力的充电电缆与车辆的连接，所述导频信号由设置在车辆外部的EVSE控制装置生成， 基于能够经由充电电缆向车辆供给的额定电流的大小来进行脉冲宽度调制；以及在所述车 辆中，通过操作导频信号的电位，从而向EVSE控制装置通知使得在系统被起动之前将导频 信号非脉冲化的步骤。优选的是，在根据连接信号和导频信号的任一个来起动系统的步骤中，将连接信 号和导频信号按规定的周期进行采样。并且，导频信号的脉冲周期比规定的周期短。优选的是，车辆的系统起动方法还包括当系统被起动时，通过操作导频信号的电 位，从而向EVSE控制装置通知导频信号的振荡许可的步骤；和在系统起动后，若导频信号 不振荡、且产生了导频信号的电位的状态持续预定时间，则检测为导频信号异常的步骤。在本发明中，当要求车辆行驶时，按照利用者进行的系统起动操作来起动车辆的 系统，当要求从车辆外部的电源向蓄电装置的充电时，根据连接信号(连接器信号CNCT)和 导频信号(导频信号CPLT)的任一个来起动系统，所以即使在连接信号异常或没有产生的 状况下也能够由导频信号起动系统。在此，导频信号是基于能够经由充电电缆向车辆供给 的额定电流的大小进行脉冲宽度调制的信号，在系统被起动之前导频信号非脉冲化，所以 即使导频信号的采样周期长也能够识别导频信号。因此，根据本发明，能够在从车辆外部的电源对蓄电装置进行充电时可靠地起动 车辆系统。另外，能够根据连接信号和导频信号的任一个来起动系统，所以即使在停电恢复 后连接信号没有产生的状况下也能够由导频信号起动系统。而且，即使连接信号异常也能 够起动系统，并且能够通过系统被起动检测连接信号的异常。


图1是作为适用了本发明的实施方式的系统起动装置的车辆的一例而示出的插电式混合动力车的整体框图。图2是表示动力分配机构的列线图的图。图3是图1所示的插电式混合动力车的电气系统的整体结构图。图4是与图3所示的电气系统的充电机构相关的部分的概略结构图。图5是示出了由图4所示的EVSE控制装置产生的导频信号的波形的图。图6是用于更详细地说明图4所示的充电机构的图。图7是图6所示的CCID和E⑶的动作流程图。图8是从车辆外部的电源向插电式混合动力车充电开始时的主要信号的时序图。图9是停电恢复后的充电再开始时的主要信号的时序图。图10是充电结束时的主要信号的时序图。图11是示出了图3所示的第一和第二变换器以及第一和第二 MG的零相等效电路的图。图12是变形例中的E⑶的动作流程图。图13是搭载有用于从电源对蓄电装置充电的专用的充电器的插电式混合动力车 的电气系统的整体结构图。图14是与图13所示的电气系统的充电机构相关的部分的概略结构图。符号的说明100发动机；110第一 MG ；112,122中性点；120第二 MG ；130动力分配机构；140 减速器；150蓄电机构；160前轮；170E⑶；171电压传感器；172电流传感器；200转换器； 210 第一变换器；210A、220A 上臂；210B、220B 下臂；220 第二变换器；250SMR ；260DFR ；270 充电端口 ；280LC滤波器；290充电器；300充电电缆；310连接器；312限位开关；320插头； 330CCID ；332,526继电器；334EVSE控制装置；400电源插座；402电源；506辅机电源节点； 508、522、524、604电阻元件；510切换电路；512,514,516端子；518 “或”电路；520电阻电 路；528接地节点；530电源CPU ； 532控制CPU ；602振荡器；606电磁线圈；608漏电检测器。
具体实施例方式以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。对图中相同或相当部分标记 相同符号而不重复其说明。图1是作为适用了本发明的实施方式的系统起动装置的车辆的一例而示出的 插电式混合动力车的整体框图。参照图1，该插电式混合动力车具备发动机100、第一 MG(Motor Generator 电动发电机)110、第二MG120、动力分配机构130、减速器140、蓄电装 置150、驱动轮160和ECU170。发动机100、第一 MGllO以及第二 MG120经由动力分配机构130连结。并且，该插 电式混合动力车利用来自发动机100和第二 MG120的至少一方的驱动力来行驶。发动机 100产生的动力通过动力分配机构130被分配到两条路径。也即是，一方是经由减速器140 向驱动轮160传递的路径，另一方是向第一 MGllO传递的路径。第一 MGllO是交流旋转电机，例如是具有U相线圈、V相线圈和W相线圈的三相交 流同步电动机。第一 MGllO使用通过动力分配机构130分配来的发动机100的动力进行发电。例如，当蓄电装置150的充电状态(以下也称为“S0C(State Of Charge)")变得低 于预先确定的值时，启动发动机100来由第一MG100进行发电，由第一MG110发电产生的电 力，由变换器(后述)从交流变换为直流，由转换器(后述)对电压进行调整并将其储存于 蓄电装置150。第二 MG120是交流旋转电机，例如是具有U相线圈、V相线圈和W相线圈的三相交 流同步电动机。第二 MG120利用蓄电装置150中储存的电力和由第一 MG110发电产生的电 力中的至少任一方来产生驱动力。并且，第二 MG120的驱动力经由减速器140传递至驱动 轮160。由此，第二MG120辅助发动机100，或利用来自第二MG120的驱动力使车辆行驶。在 图1中，驱动轮160是作为前轮示出的，但也可以代替前轮、或者与前轮一起，由第二 MG120 驱动后轮。在车辆制动时等，经由减速器140由驱动轮160驱动第二 MG120，第二 MG120作为 发电机进行工作。由此第二 MG120作为将制动能量变换为电力的再生制动器进行工作。并 且，由第二 MG120发电产生的电力被储存到蓄电装置150中。动力分配机构130由包括太阳轮、小齿轮、行星架、齿圈的行星齿轮构成。小齿轮 与太阳轮和齿圈接合。行星架将小齿轮以能够自转的方式支撑，并且被连结于发动机100 的曲轴。太阳轮连结于第一 MG110的旋转轴。齿圈连结于第二 MG120的旋转轴和减速器 140。并且，发动机100、第一 MG110和第二 MG120经由由行星齿轮构成的动力分配机构 130而连结，由此如图2所示，发动机100、第一 MG110和第二 MG120的转速成为在列线图中 以直线连结的关系。再次参照图1，蓄电装置150是能够充放电的直流电源，例如由镍氢和/或锂离子 等二次电池构成。蓄电装置150的电压例如是200V左右。在蓄电装置150中，除了由第 一 MG110和第二 MG120发电产生的电力，如后所述，还储存从车辆外部的电源供给的电力。 作为蓄电装置150，也能够采用大容量的电容器，只要是能够暂时储存由第一 MG110和第二 MG120产生的发电电力和/或来自车辆外部的电源的电力，能够向第二 MG120供给该储存的 电力的电力缓存器，则可以是任何形式。发动机100、第一 MG110和第二 MG120，由E⑶170来控制。E⑶170可以按功能分割 为多个EOT。关于E⑶170的构成后面进行描述。图3是图1中示出的插电式混合动力车的电气系统的整体结构图。参照图3，该电 气系统具备蓄电装置150、SMR(System Main Relay 系统主继电器)250、转换器200、第一 变换器210、第二变换器220、第一 MG110、第二 MG120、DFR(Dead Front Relay 固定面板式 继电器)260、LC滤波器280和充电端口 270。SMR250被设置在蓄电装置150与转换器200之间。SMR250是用于进行蓄电装置 150与电气系统的电连接/切断的继电器，由ECU170进行接通/断开控制。也即是，在车辆 行驶时和从车辆外部的电源向蓄电装置150充电时，SMR250被接通，蓄电装置150被电连 接于电气系统。另一方面，在车辆系统停止时，SMR250被断开，蓄电装置150与电气系统电 切断。转换器200包括电抗器、两个npn型晶体管和两个二极管。电抗器的一端连接于 蓄电装置150的正极侧，另一端连接于两个npn型晶体管的连接点。两个npn型晶体管串
8联连接，二极管与各npn型晶体管反向并联连接。作为npn 型晶体管，能够使用例如 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor, 绝缘栅双极型晶体管)。此外，也可以使用功率M0SFET(Metal0xide Semiconductor Field-Effect Transistor，金属氧化物半导体场效应管)等电力开关元件来代替npn型晶体管。在从蓄电装置150向第一 MG110或第二 MG120供给电力时，转换器200基于来自 E⑶170的控制信号，对从蓄电装置150放电的电压进行升压并向第一 MG110或第二 MG120 供给。另外，在将由第一 MG110或第二 MG120发电产生的电力充电至蓄电装置150时，转换 器200基于来自E⑶170的控制信号，对从第一 MG110或第二 MG120供给的电压进行降压并 向蓄电装置150输出。第一变换器210包括U相臂、V相臂和W相臂。U相臂、V相臂和W相臂相互并联 连接。各相臂包括串联连接的两个npn型晶体管，在各npn型晶体管上反向并联连接有二 极管。各相臂的两个npn型晶体管的连接点被连接到第一 MG110中的对应的线圈端即与中 性点112不同的端部。并且，第一变换器210将从转换器200供给的直流电流变换为交流电流并向第一 MG110供给。另外，第一变换器210将由第一MG110发电产生的交流电流变换为直流电流并 向转换器200供给。第二变换器220也由与第一变换器210同样的结构构成，各相臂的两个npn型晶 体管的连接点被连接到第二 MG120中的对应的线圈端即与中性点122不同的端部。并且，第二变换器220将从转换器200供给的直流电力变换为交流电力并向第二 MG120供给。另外，第二变换器220将由第二MG120发电产生的交流电流变换为直流电流并 向转换器200供给。而且，在从车辆外部的电源进行蓄电装置150的充电时，第一变换器210和第二变 换器220，通过后述的方法，基于来自ECU170的控制信号将从车辆外部的电源提供到第一 MG110的中性点112和第二MG120的中性点122的交流电力变换为直流电力，将该变换后的 直流电力供给到转换器200。DFR260被设置在连接于第一 MG110的中性点112和第二 MG120的中性点122的 电力线对与连接于LC滤波器280的电力线对之间。DFR260是用于进行充电端口 270与电 气系统的电连接/切断的继电器，由ECU170进行接通/断开控制。也即是，在车辆行驶时， DFR260被断开，电气系统与充电端口 270电切断。另一方面，在从车辆外部的电源向蓄电装 置150充电时，DFR260被接通，充电端口 270被电连接于电气系统。LC滤波器280被设置在DFR260与充电端口 270之间，在从车辆外部的电源向蓄电 装置150充电时，防止从插电式混合动力车的电气系统向车辆外部的电源输出高频率的噪 声。充电端口 270是用于从车辆外部的电源接受充电电力的电力接口，设置于车辆的 车辆入口。在从车辆外部的电源向蓄电装置150充电时，向充电端口 270插入用于从车辆 外部的电源向车辆供给电力的充电电缆的连接器。E⑶170生成用于驱动SMR250、转换器200、第一变换器210以及第二变换器220的
控制信号，控制该各装置的动作。
图4是与图3中示出的电气系统的充电机构相关部分的概略结构图。参照图4， 连结插电式混合动力车与车辆外部的电源的充电电缆300包括连接器310、插头320、和 CCID (Charging Circuit Interrupt Device，充电电路中断设备)330。连接器310被构成为能够插入到设置于车辆的充电端口 270。在连接器310上设有限位开关312。并且，当连接器310插入到充电端口 270时，限位开关312工作，将表示连 接器310已插入到充电端口 270的连接器信号CNCT输入至E⑶170。插头320连接于例如设置在房屋的电源插座400。从电源402 (例如系统电源)向 电源插座400供给交流电力。CCID330包括继电器332和EVSE控制装置334。继电器332被设置于用于从电源 402向插电式混合动力车供给充电电力的电力线对。继电器332由EVSE控制装置334进行 接通/断开控制，在继电器332断开时，从电源402向插电式混合动力车供给电力的电路被 切断。另一方面，在继电器332接通时，能够从电源402向插电式混合动力车供给电力。EVSE控制装置334，在插头320连接于电源插座400时，通过从电源402供给的电 力进行动作。并且，EVSE控制装置334，产生经由控制导频线向车辆的E⑶170发送的导频 信号CPLT，当连接器310插入到充电端口 270、且导频信号CPLT的电位降低至规定值时，按 规定的占空因数(脉冲宽度对振荡周期的比)使导频信号CPLT振荡。该占空因数基于能够从电源402经由充电电缆300向车辆供给的额定电流来设 定。图5是示出了由图4中示出的EVSE控制装置334产生的导频信号CPLT的波形的 图。参照图5，导频信号CPLT按规定的周期振荡。在此，基于能够从电源402经由充电电缆 300向车辆供给的额定电流来设定导频信号CPLT的脉冲宽度Ton。并且，根据以脉冲宽度 Ton对周期T的比表示的占空比，使用导频信号CPLT从EVSE控制装置334向车辆的E⑶170 通知额定电流。额定电流按每种充电电缆来确定，如果充电电缆的种类不同，则额定电流也不同， 所以导频信号CPLT的占空比也不同。并且，车辆的E⑶170，经由控制导频线接收从设置于 充电电缆300的EVSE控制装置334发送的导频信号CPLT，检测其接收到的导频信号CPLT 的占空比，由此能够检测能够从电源402经由充电电缆300向车辆供给的额定电流。再次参照图4，当在车辆侧充电准备结束时，EVSE控制装置334使继电器332接
ο图6是用于更详细地说明图4中示出的充电机构的图。参照图6，CCID330，除了 继电器332和EVSE控制装置334以外，还包括电磁线圈606和漏电检测器608。EVSE控制 装置334包括振荡器602和电阻元件604。振荡器602利用从电源402供给的电力来工作。并且，振荡器602，在电阻元件604 的输出电位在规定的电位Vl (例如12V)附近时输出非振荡的信号，当电阻元件604的输出 电位从Vl降低时，输出以规定的频率(例如IkHz)和占空因数而振荡的信号。也即是，当 导频信号CPLT的电位在Vl附近时，EVSE控制装置334不使导频信号CPLT振荡，当导频信 号CPLT的电位从Vl降低时，EVSE控制装置334以规定的频率和占空因数使导频信号CPLT 振荡。导频信号CPLT的电位，如后所述，通过在ECU170侧切换电阻值来进行操作。此外， 如上所述，占空因数基于能够从电源402经由充电电缆300向车辆供给的额定电流来设定。
此外，EVSE控制装置334，当导频信号CPLT的电位在规定的电位V3 (例如6V)附 近时，向电磁线圈606供给电流。电磁线圈606，在从EVSE控制装置334被供给电流时产生 电磁力，将继电器332设为接通状态。 漏电检测器608被设置于用于从电源402向插电式混合动力车供给充电电力的电 力线对，检测有无漏电。具体而言，漏电检测器608检测在电力线对中彼此相对方向上流动 的电流的平衡状态，当该平衡状态打破时检测到发生漏电。虽然没有特别图示，但当由漏电 检测器608检测到漏电时，切断向电磁线圈606的供电，断开继电器332。另一方面，E⑶170包括切换电路510、“或”电路518、电阻电路520、电源 CPU (Control Processing Unit 控制处理单元)530、控制 CPU532 和电阻元件 508。当连接器310已插入到充电端口 270时，切换电路510从EVSE控制装置334接收 导频信号CPLT。并且，在来自控制CPTO32的切换信号SW1被非激活时，切换电路510通过 将端子512与端子514电连接从而向“或”电路518输出导频信号CPLT。另一方面，当切换 信号SW1被激活时，切换电路510通过将端子512与端子516电连接从而向电阻电路520输 出导频信号CPLT。当车辆系统停止时，与控制CPTO32的停止一起使切换信号SW1非激活， 切换电路510将端子512与端子514电连接。“或”电路518在输入端子接收来自切换电路510的输出和连接器信号CNCT的反 相信号并进行“或”运算，将其运算结果向电源CPTO30输出。在此，在传送连接器信号CNCT 的连接器信号线上，从辅机电源节点506经由电阻元件508施加电压。并且，当连接器310 插入充电端口 270时，限位开关312接通，连接器信号线的电位降低。因此，“或”电路518，在当连接器310插入到充电端口 270、或从切换电路510接收 导频信号CPLT时，激活向电源CPTO30输出的输出信号。电源CPTO30接收根据利用者进行的系统起动操作(例如点火开关向开启位置的 旋动操作和/或启动开关的开启操作等)被激活的信号IG、和来自“或”电路518的输出信 号。并且，当信号IG和来自“或”电路518的输出信号的任一个被激活时，电源CPTO30被 起动，向包括控制CPTO32的各设备输出起动信号PWR。由此，起动车辆系统。为了待机时的消耗电力减低，所以电源CPTO30的动作周期延迟，比导频信号CPLT 的振荡周期长。因此，电源CPTO30不能检测振荡的导频信号CPLT，但是在由切换电路510 将导频信号CPLT输出到电源CPTO30侧时，导频信号CPLT的电位被维持在VI附近，所以导 频信号CPLT不振荡。因此，电源CPTO30能够检测导频信号CPLT。电阻电路520包括电阻元件522、524、继电器526和接地节点528。电阻元件522 被连接于在切换电路510的端子516与控制CPTO32之间配设的信号线与接地节点528之 间。电阻元件524和继电器526串联连接在上述信号线与接地节点528之间，与电阻元件 522并联连接。当来自控制CPTO32的切换信号SW2被激活时，继电器526接通。在通过切换电路510向电阻电路520输出导频信号CPLT时，该电阻电路520根据 切换信号SW2来切换导频信号CPLT的电位。也即是，当向电阻电路520输出导频信号CPLT 时，继电器526断开的情况下，通过电阻元件522使导频信号CPLT的电位降低至规定的电 位V2(例如9V)。此外，在继电器526接通的情况下，进一步通过电阻元件524使导频信号 CPLT的电位降低至规定的电位V3 (例如6V)。控制CPTO32，根据来自电源CPTO30的起动信号PWR进行起动，执行伴随车辆行驶的各种控制、以及伴随从电源402向蓄电装置150充电的各种控制。控制CPTO32，在从电源 402向蓄电装置150充电时，根据由起动信号PWR引起的起动，激活向切换电路510输出的 切换信号SW1。并且，控制CPTO32，基于伴随切换信号SW1的激活而从切换电路510接收的 导频信号CPLT，检测能够从电源402向插电式混合动力车供给的额定电流。当检测额定电流、从电源402向蓄电装置150的充电准备结束时，控制CPTO32激 活向电阻电路520的继电器526输出的切换信号SW2。然后，控制CPTO32使DFR260 (未图 示)接通，控制第一变换器210、第二变换器220和转换器200 (都未图示)来执行从电源 402向蓄电装置150的充电控制。在该插电式混合动力车中，当信号IG和来自“或”电路518的输出信号的任一个 被激活时，电源CPTO30被起动。也即是，在要求车辆行驶时，按照利用者进行的系统起动操 作来起动车辆系统，在要求从电源402向蓄电装置150的充电时，根据连接器信号CNCT或 导频信号CPLT来起动车辆系统。在此，当导频信号CPLT振荡时，导频信号CPLT的振荡周期比电源CPTO30的动作 周期短，在电源CPTO30中不能将导频信号CPLT作为起动触发信号来使用。另一方面，EVSE控制装置334，当导频信号CPLT的电位在VI (例如12V)附近时， 不使导频信号CPLT振荡，当导频信号CPLT的电位从VI降低时，使导频信号CPLT振荡。在此，在本实施方式中，能够通过搭载于车辆的切换电路510和电阻电路520来切 换导频信号CPLT的电位，能够从车辆侧对由EVSE控制装置334进行的导频信号CPLT的振 荡/非振荡进行远程操作。也即是，通过切换电路510将导频信号CPLT的输出对象切换到 电源CPTO30侧，避免由电阻电路520引起的导频信号CPLT的电位降低，由此能够将导频信 号CPLT操作为非振荡状态。另一方面，由切换电路510将导频信号CPLT的输出对象切换 到电阻电路，通过电阻电路520使导频信号CPLT的电位降低，由此能够将导频信号CPLT操 作为振荡状态。于是，在本实施方式中，在车辆系统起动前，由切换电路510将导频信号CPLT的输 出对象设为电源CPTO30侧，由此使用非振荡状态的导频信号CPLT作为车辆系统的起动触 发信号，在车辆系统起动后，由切换电路510将导频信号CPLT的输出对象切换到电阻电路 520，由此基于振荡状态的导频信号CPLT来检测额定电流。并且，在本实施方式中，在要求从电源402向蓄电装置150充电时，根据连接器信 号CNCT和导频信号CPLT来起动车辆系统，通过设为这样的构成，能够在停电恢复后使车辆 系统再次起动(停电中以车辆系统停止为前提)。也即是，在仅将连接器信号CNCT设为车辆系统的起动触发信号的情况下，停电时 连接器310仍插入在充电端口 270，所以在停电恢复后不产生连接器信号CNCT，不能使车 辆系统再次起动。另一方面，在本实施方式中，即使不产生连接器信号CNCT也能够通过导 频信号CPLT来起动车辆系统。并且，当停电恢复并且从EVSE控制装置334输出导频信号 CPLT时，将导频信号CPLT作为起动触发信号来起动电源CPTO30，再次起动车辆系统。图7是图6中示出的CCID330和ECU170的动作流程图。参照图7和图6，在CCID330 中，当从电源402向CCID330供给电力时(步骤S10中“是”)，EVSE控制装置334产生导频 信号CPLT(电位VI)(步骤20)。当导频信号CPLT的电位降低至V2时(步骤S30中“是”)， EVSE控制装置334使导频信号CPLT振荡(步骤S40)。当导频信号CPLT的电位进一步降低至V3时(步骤S50中“是”)，EVSE控制装置334向电磁线圈606供给电流，使继电器332 接通(步骤S60)。另一方面，如果在步骤S50中导频信号CPLT的电位没有降低至V3(步骤S50中 “否”)，则EVSE控制装置334不向电磁线圈606供给电流，继电器332断开(步骤S70)。此 夕卜，在步骤S30中导频信号CPLT的电位不降低至V2时(步骤S30中“否”)，继电器332也 断开(步骤S70)。在E⑶170中，电源CPTO30判定是否接收到车辆系统的起动触发信号(步骤 S110)。该起动触发信号，如上所述，是信号IG或“或”电路518的输出信号。并且，当判定 为已收到起动触发信号时(步骤SllO中“是”)，电源CPTO30判定该起动触发信号的种类 (步骤 S120)。在起动触发信号是信号IG的情况下(步骤S120中“IG”)，电源CPTO30在“行驶 模式”下起动车辆系统(步骤S130)。另一方面，在起动触发信号是“或”电路518的输出 信号的情况下(步骤S120中“CNCT或CPLT” )，电源CPTO30在“插头充电模式”下起动车 辆系统(步骤S140)。该步骤S130、S140的处理可以由控制CPTO32来执行。当在“插头充电模式”下起动车辆系统时，控制CPTO32激活向切换电路510输出 的切换信号SW1，将导频信号CPLT的输出对象从电源CPTO30侧(“或”电路518)切换到控 制CPTO32侧(电阻电路520)(步骤S150)。通过该切换，导频信号CPLT的电位通过电阻电 路520的电阻元件522而降低至电位V2，所以导频信号CPLT振荡(步骤S40)。接着，控制CPTO32判定导频信号CPLT是否已开始振荡(步骤S160)。当检测到 导频信号CPLT的振荡时(步骤S160中“是”)，控制CPTO32基于导频信号CPLT的占空比 来检测能够从电源402经由充电电缆300向插电式混合动力车供给的额定电流。并且，控 制CPTO32，当蓄电装置150的充电准备结束时，激活切换信号SW2，使电阻电路520的继电 器526接通(步骤S170)。于是，导频信号CPLT的电位进一步降低至电位V3，在CCID330 中接通继电器332(步骤S60)。在步骤S160中判定为导频信号CPLT没有振荡时(步骤S160中“否”)，控制CPTO32 判定是否停止充电(步骤S180)。是否停止充电，可以根据利用者的指示来判定，也可以以 非振荡状态是否持续了规定时间的方式来判定。然后，在步骤S180中判定为停止充电时(步骤S180中“是”)，控制CPTO32使切 换信号SW2非激活，使电阻电路520的继电器526断开(步骤S190)。于是，导频信号CPLT 的电位变为V2，在CCID330中继电器332被断开。然后，控制CPTO32使切换信号SWl非激 活，将导频信号CPLT的输出对象从控制CPTO32侧(电阻电路520)切换到电源CPTO30侧 (“或”电路518)( 步骤S200)。图8是从车辆外部的电源402向插电式混合动力车开始充电时的主要信号的时序 图。参照图8和图6，在时刻t0，当充电电缆300的插头320连接于电源402的电源插座时， EVSE控制装置334接受来自电源402的电力来产生导频信号CPLT。在该时刻，充电电缆300的连接器310没有插入到车辆侧的充电端口 270，导频信 号CPLT的电位为Vl (例如12V)，导频信号CPLT为非振荡状态。此外，在E⑶170的切换电 路510中，端子512与端子514电连接。在时刻tl，当连接器310插入到充电端口 270时，产生连接器信号CNCT。于是，将该连接器信号CNCT或导频信号CPLT作为起动触发信号来起动电源CPTO30。然后，当车辆 系统起动时，在时刻t2，控制CPTO32激活切换信号SW1。在时刻t2激活切换信号SW1时，切换电路510将端子512与端子516电连接从而 向控制CPTO32侧(电阻电路520)输出导频信号CPLT。于是，通过电阻电路520的电阻元 件522，导频信号CPLT的电位降低至V2 (例如9V)。当导频信号CPLT的电位降低至V2时，在时刻t3，EVSE控制装置334使导频信号 CPLT振荡。并且，在控制CPTO32中基于导频信号CPLT的占空比来检测额定电流，当充电控 制的准备结束时，在时刻t4，控制CPTO32激活切换信号SW2。于是，通过电阻电路520的电 阻元件524，导频信号CPLT的电位进一步降低至V3 (例如6V)。然后，当导频信号CPLT的电位降低至V3时，在时刻t5，从EVSE控制装置334向电 磁线圈606供给电流，CCID330的继电器332被接通。然后，虽然没有特别图示，但DFR260 被接通，执行从电源402向蓄电装置150的充电。图9是停电恢复后的充电再开始时的主要信号的时序图。参照图9和图6，在时刻 tlO设为停电恢复。当停电恢复时，EVSE控制装置334接受来自电源402的电力来产生导 频信号CPLT。在此，与图8中示出的充电开始时不同，在停电中充电电缆300的连接器310也 仍插入在车辆侧的充电端口 270中，所以在充电再开始时连接器信号CNCT不能成为电源 CPU530的起动触发信号。然而，随着停电恢复同时导频信号CPLT产生，伴随停电在切换电 路510中端子512与端子514电连接，所以将导频信号CPLT作为起动触发信号来起动电源 CPTO30。然后，当车辆系统起动时，在时刻tll，控制CPTO32激活切换信号SW1。时刻tll以后的动作，与图8中示出的充电开始时的时刻t2以后的动作相同。如 此，在停电恢复后的充电再开始时，能够将导频信号CPLT作为起动触发信号来起动车辆系 统，再次开始从电源402向蓄电装置150的充电。图10是充电结束时的主要信号的时序图。参照图10，在时刻t20，判断为充电结 束，控制CPTO32使切换信号SW2非激活。于是，导频信号CPLT的电位从V3上升到V2，与此 相应地，在时刻t21，CCID330的继电器332断开。然后，在时刻t22，控制CPTO32使切换信号SW1非激活。于是，为了下次充电时，在 切换电路510中将导频信号CPLT的输出对象从控制CPTO32侧(电阻电路520)切换到电 源CPU530侧(“或”电路518)。由此，导频信号CPLT的电位从V2上升到VI。如上所述，实施充电开始时和停电恢复后的充电再开始时的插电式混合动力车的 系统起动。接着，对执行从电源402向蓄电装置150的充电时的第一变换器210和第二变换 器220的动作进行说明。图11是示出了图3中示出的第一和第二变换器210、220以及第一和第二 MG110、 120的零相等效电路的图。各个第一变换器210和第二变换器220，如图3所示由三相桥式 电路构成，各变换器中的六个开关元件的接通/断开的组合存在八种模式。该八种开关模 式之中的两种，其相间电压为零，这样的电压状态称为零电压矢量。关于零电压矢量，能够 将上臂的三个开关元件看作彼此相同的开关状态(全部接通或者断开)，此外，也能够将下 臂的三个开关元件看作彼此相同的开关状态。
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在从车辆外部的电源402向蓄电装置150充电时，基于通过由电压传感器171 (图 3)检测的电压VAC和由导频信号CPLT从充电电缆300通知的额定电流而生成的零相电压 指令，在第一和第二变换器210、220的至少一方中控制零电压矢量。因此，在该图11中，第 一变换器210的上臂的三个开关元件作为上臂210A来统一表示，第一变换器210的下臂的 三个开关元件作为下臂210B来统一表示。同样，第二变换器220的上臂的三个开关元件作 为上臂220A来统一表示，第二变换器220的下臂的三个开关元件作为下臂220B来统一表
7J\ o并且，如图11所示，该零相等效电路能够看作将从电源402提供到第一 MG110的 中性点112和第二 MG120的中性点122的单相交流电力作为输入的单相PWM转换器。于是， 在第一和第二变换器210、220的至少一方中基于零相电压指令使零电压矢量改变，以将第 一和第二变换器210、220作为单相PWM转换器的臂来动作的方式进行开关控制，由此能够 将从电源402供给的交流电力变换为直流电力并对蓄电装置150充电。如上所述，在本实施方式中，在要求车辆行驶时，按照根据利用者进行的系统起动 操作而激活的信号IG来起动车辆系统。在要求从电源402向蓄电装置150充电时，根据连 接器信号CNCT和导频信号CPLT的任一个来起动车辆系统，所以即使在连接器信号CNCT异 常或没有产生的状况下(停电恢复时等)也能够利用导频信号CPLT来起动车辆系统。在 此，导频信号CPLT是脉冲信号，在车辆系统起动之前导频信号CPLT非脉冲化，所以即使电 源CPTO30的动作周期比导频信号CPLT的振荡周期长，电源CPTO30也能够识别导频信号 CPLT。因此，根据本实施方式，在从电源402对蓄电装置150充电时能够可靠地起动车辆 系统。此外，因为能够利用连接器信号CNCT和导频信号CPLT的任一个来起动车辆系统，所 以在停电恢复后即使连接器信号CNCT没有产生的状况下也能够利用导频信号CPLT来起动 车辆系统。而且，即使连接器信号CNCT异常也能够起动车辆系统、并且通过车辆系统被起 动能够检测连接器信号CNCT的异常。(变形例)在本变形例中，伴随充电开始时或停电恢复后的充电再开始时的系统起动处理， 实施导频信号CPLT的异常检测。图12是本变形例的E⑶170的动作流程图。参照图12，该流程图，在图7中示出的 ECU170的动作流程图中还包括步骤S210、S220、S230。也即是，在步骤S160中判断为导频信号CPLT没有振荡时，控制CPTO32判定导频 信号CPLT的电位是否存在(步骤S210)。当判断为导频信号CPLT的电位存在时(步骤 S210中“是”)，控制CPU532判定导频信号不振荡、且电位存在的状态是否持续了规定时间 (步骤 S220)。然后，在步骤S220中判断为持续了规定时间时(步骤S220中“是”)，控制CPTO32 将导频信号CPLT判定为异常(接通固定)，存储该诊断(步骤S230)。也即是，在尽管存在 导频信号CPLT的电位但导频信号CPLT没有振荡的情况下，区别为充电电缆300与电源402 的非连接或停电时，作为导频信号CPLT异常进行异常检测。在步骤S210中判断为没有导频信号CPLT的电位的情况下(步骤S210中“否”)， 或在步骤S220中判断为没有持续规定时间的情况下(步骤S220中“否”)，控制CPTO32将处理移至步骤S180。如上所述，根据本变形例，区别为充电电缆300与电源402的非连接或停电时，能 够检测导频信号CPLT的异常。在上述的实施方式中，将从电源402供给的充电电力提供到第一 MG110的中性点 112和第二 MG120的中性点122，使第一和第二变换器210、220作为单相PWM转换器进行动 作，由此对蓄电装置150进行充电，但也可以另外设置用于从电源402对蓄电装置150充电 的专用的充电器。图13是搭载有用于从电源402对蓄电装置150充电的专用的充电器的插电式混 合动力车的电气系统的整体结构图。参照图13，该电气系统，在图3中示出的电气系统中还 具备充电器290。充电器290连接于SMR250与转换器200之间的电力线，在充电器290的 输入侧经由DFR260和LC滤波器280连接有充电端口 270。并且，在从电源402向蓄电装 置150充电时，充电器290基于来自ECU170的控制信号，将从电源402供给的充电电力变 换到蓄电装置150的电压等级并向蓄电装置150输出，对蓄电装置150充电。如图14所示，与图13中示出的电气系统的充电机构相关的部分的结构，与图4中 示出的上述的实施方式中的充电机构的结构相同。在上述的实施方式中，对能够利用动力分配机构300将发动机100的动力分配并 传递至驱动轮160和第一 MG110的串联型/并联型的混合动力车辆进行了说明，但本发明 也能够适用于其他形式的混合动力车辆。也就是说，例如，本发明能够适用于如下车辆等 仅为了驱动第一 MG110而使用发动机100、仅以第二 MG120来产生车辆的驱动力的所谓的 串联型的混合动力车；在发动机100生成的动能中仅回收再生能量来作为电能的混合动力 车；将发动机作为主动力、电机根据需要进行辅助的电机辅助型的混合动力车等。此外，本发明也能够适用于不具备转换器200的混合动力车。此外，本发明也能够适用于不具备发动机100而仅利用电力来行驶的电动汽车和 /或除了蓄电装置还具备燃料电池作为电源的燃料电池车。在上述中，限位开关312、电阻元件508和辅机电源节点506形成本发明中的“信 号生成电路”的一个实施例。此外，电源CPTO32对应于本发明中的“起动控制装置”的一个 实施例，切换电路510和电阻电路520形成本发明中的“信号操作电路”的一个实施例。而 且，控制CPTO32对应于本发明中的“异常检测部”的一个实施例。应该认为，本次所公开的实施方式在所有的方面都是例示而不是限制性的内容。 本发明的范围不是由上述的实施方式的说明而是由权利要求表示，包括与权利要求等同的 意思以及范围内的所有的变更。
权利要求
一种车辆的系统起动装置，所述车辆被构成为能够从车辆外部的电源(402)对搭载于车辆的车辆驱动用的蓄电装置(150)进行充电，所述系统起动装置具备信号生成电路(312、508、506)，其被构成为能够生成连接信号(CNCT)，所述连接信号(CNCT)表示用于从所述电源(402)向所述车辆供给电力的充电电缆(300)与所述车辆的连接；EVSE控制装置(334)，其设置在所述车辆的外部，被构成为能够生成导频信号(CPLT)并向所述车辆发送，所述导频信号(CPLT)基于能够经由所述充电电缆(300)向所述车辆供给的额定电流的大小进行脉冲宽度调制；起动控制装置(530)，其搭载于所述车辆，在要求车辆行驶时，按照由利用者进行的系统起动操作来起动所述车辆的系统，在要求从所述电源(402)向所述蓄电装置(150)的充电时，根据所述连接信号(CNCT)和所述导频信号(CPLT)的任一个来起动所述系统；以及信号操作电路(510、520)，其搭载于所述车辆，被构成为通过操作所述导频信号(CPLT)的电位，从而能够向所述EVSE控制装置(334)通知使得在由所述起动控制装置(530)起动所述系统之前将所述导频信号(CPLT)非脉冲化。
2.根据权利要求1所述的车辆的系统起动装置，其中，所述导频信号(CPLT)的脉冲周期比所述起动控制装置(530)的动作周期短。
3.根据权利要求1所述的车辆的系统起动装置，其中，所述信号操作电路(510、520)，通过根据所述充电电缆(300)与所述车辆的连接以及 所述车辆的状态来操作所述导频信号(CPLT)的电位，由此向所述EVSE控制装置(334)通 知所述连接和所述车辆状态，并且向所述EVSE控制装置(334)通知使得在由所述起动控制 装置(530)起动所述系统之前将所述导频信号(CPLT)非脉冲化。
4.根据权利要求3所述的车辆的系统起动装置，其中， 所述信号操作电路(510、520)包括电阻电路(520)，其被构成为能够根据所述充电电缆(300)与所述车辆的连接以及所 述车辆状态来阶段性地改变所述导频信号(CPLT)的电位；和切换电路(510)，其被配设在所述车辆中的所述导频信号(CPLT)的输入端子与所述电 阻电路(520)及所述起动控制装置(530)之间，在由所述起动控制装置(530)起动所述系 统之前，将从所述输入端子输入的所述导频信号(CPLT)不经由所述电阻电路(520)而向所 述起动控制装置(530)输出，当由所述起动控制装置(530)起动所述系统时，将从所述输入 端子输入的所述导频信号(CPLT)的输出对象切换到所述电阻电路(520)。
5.根据权利要求4所述的车辆的系统起动装置，其中，当从所述电源(402)向所述蓄电装置(150)的充电停止时，所述切换电路(510)将从 所述输入端子输入的所述导频信号(CPLT)的输出对象切换到所述起动控制装置(530)。
6.根据权利要求4或5所述的车辆的系统起动装置，其中，还具备异常检测部(532)，该异常检测部(532)在由所述切换电路(510)将所述导频信 号(CPLT)的输出对象切换到所述电阻电路(520)后，若所述导频信号(CPLT)不振荡、且产 生了所述导频信号(CPLT)的电位的状态持续规定时间，则检测为所述导频信号(CPLT)异常ο
7.根据权利要求1所述的车辆的系统起动装置，其中，所述车辆搭载充电器(290)，该充电器(290)用于将从所述电源(402)供给的电力变换 为所述蓄电装置(150)的电压等级来对所述蓄电装置(150)进行充电。
8.—种车辆的系统起动方法，所述车辆被构成为能够从车辆外部的电源(402)对搭载 于车辆的车辆驱动用的蓄电装置(150)进行充电，所述系统起动方法包括按照由利用者在要求车辆行驶时进行的系统起动操作来起动所述车辆的系统的步骤；在要求从所述电源(402)向所述蓄电装置(150)的充电时，根据连接信号(CNCT)和导 频信号(CPLT)的任一个来起动所述系统的步骤，所述连接信号(CNCT)表示用于从所述电 源(402)向所述车辆供给电力的充电电缆(300)与所述车辆的连接，所述导频信号(CPLT) 由设置在车辆外部的EVSE控制装置(334)生成，基于能够经由所述充电电缆(300)向所述 车辆供给的额定电流的大小进行脉冲宽度调制；以及在所述车辆中，通过操作所述导频信号(CPLT)的电位，从而向所述EVSE控制装置 (334)通知使得在所述系统被起动之前将所述导频信号(CPLT)非脉冲化的步骤。
9.根据权利要求8所述的车辆的系统起动方法，其中，在根据所述连接信号(CNCT)和所述导频信号(CPLT)的任一个来起动所述系统的步骤 中，将所述连接信号(CNCT)和所述导频信号(CPLT)按规定的周期进行采样， 所述导频信号(CPLT)的脉冲周期比所述规定的周期短。
10.根据权利要求8或9所述的车辆的系统起动方法，其中，还包括当所述系统被起动时，通过操作所述导频信号(CPLT)的电位，从而向所述EVSE控制装 置(334)通知所述导频信号(CPLT)的振荡许可的步骤；和在所述系统起动后，若所述导频信号(CPLT)不振荡、且产生了所述导频信号(CPLT)的 电位的状态持续规定时间，则检测为所述导频信号(CPLT)异常的步骤。
全文摘要
切换电路(510)，在车辆系统起动之前，向“或”电路(518)输出导频信号(CPLT)。由此，避免由电阻电路(520)引起的导频信号(CPLT)的电位降低，导频信号(CPLT)被非脉冲化。并且，电源CPU(530)根据连接器信号(CNCT)和非脉冲化的导频信号(CPLT)的任一个来进行起动。当车辆系统起动时，切换电路(510)将导频信号(CPLT)的输出对象切换到电阻电路(520)。
文档编号B60W20/00GK101801710SQ20088010638
公开日2010年8月11日 申请日期2008年9月2日 优先权日2007年9月10日
发明者光谷典丈 申请人:丰田自动车株式会社