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

专利名称：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
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标准使用弓丨导信 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 辆不能通过不使用弓丨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。


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E⑶170执行的充电开始处理的细节。
具体实施例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E⑶(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ACLl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E⑶170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E⑶170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ACLl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ACLl与ACL2的某个中点上插入。继电器190受到来自 车辆E⑶170的控制信号SEl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E⑶170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E⑶170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E⑶170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E⑶170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“S0C”) 的状态量。于是，车辆E⑶170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E⑶170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E⑶170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E⑶170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E⑶170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E⑶170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Rl、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IkHz)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E⑶170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τ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E⑶170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Ll接收的引导信号CPLT的占空比，电动车10的车辆E⑶ 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RlO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RlO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RlO以夕卜，车辆E⑶ 170还包含电阻器电路502、输入缓冲器504和506、CPTO08。电阻器电路502包含下拉电 阻器R2和R3以及开关SWl与SW2。下拉电阻器R2和开关SWl串联连接在引导信号CPLT 通过其传送的控制引导线Ll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Ll和车辆地512之间。开关SWl和SW2分别响应于来自CPTO08的控制信号Sl 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Ll的引导信号CPLT，并向CPTO08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SWl和SW2的控制信号Sl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 H1^ ο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E⑶170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E⑶170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SWl 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tl，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Vll ( > 0V)。在时刻tl，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tl不连接到入口 270。另外，引导信号 CPLT的电位为Vl (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Si，以便开启开关SWl，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，SWl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tlO开启CCID继电器332，因此，充电恢复(图4中的时刻til)。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E⑶170检测的引导信号CPLT的电位保持在OV。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E⑶170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E⑶170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E⑶170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SWl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E⑶170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E⑶170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SWl的控制信号Sl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Si，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SEl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SWl和SW2输出用于驱动电阻器电路502内的开关SWl 和SW2的控制信号Sl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 Si。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E⑶170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α 1，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α 1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E⑶170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E⑶170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α 1时(S600中的否)，过程 进行到S630，车辆E⑶170于是判断AC电压VAC是否高于规定基准值α 2。当AC电压VAC高于规定基准值(12时(5630中的是)，过程进行到5640，图8中的 车辆E⑶170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E⑶170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α 2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E⑶170执行的充电开始处理的细节。参照图3和10，车辆E⑶170在S710中判断AC电压VAC是否高于规定的基准值 α 2。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E⑶170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SEl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α 2时(S710中的否)，车辆E⑶170 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E⑶170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E⑶170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SWl 的控制信号Sl——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α 3。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E⑶170 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E⑶170在S830中致动控制信号Si，以便闭合CCID继电器332。于示，车辆E⑶170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Sl是否被致动以及AC电压VAC是否高于基准值α 3。当不存在AC线开路故障时(S840中的是)，过程进行到S850。车辆E⑶170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E⑶170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E⑶170解除致动控制信号Si，从而断开CCID继电器332。当控制信号Sl在一 开始无效时，该状态被保持。此后，过程进行到S880，车辆E⑶170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E⑶170解除致动控制信号Si，以便断开CCID继电器332。接着，过程进行到S910，车辆E⑶170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E⑶170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E⑶170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。
1权利要求
一种车辆，其通过充电电缆(300)用由外部电源(402)供给的电力充电，所述充电电缆(300)包含用于对从所述外部电源(402)供到所述车辆(10)的电力进行传送的电力线(340)以及用于连接到所述车辆(10)的、在车辆侧设置在所述电力线(340)的末端部分的第一连接部分(310)，所述车辆包含蓄电装置(150)，其被配置为用由所述外部电源(402)供给的电力充电；电压检测器(182)，其被配置为对由所述外部电源(402)供给的电源电压进行检测；用于连接到所述第一连接部分(310)的入口(270)；充电装置(160)，用于对由所述外部电源(402)通过所述入口(270)供给的电力进行转换并对所述蓄电装置(150)进行充电；以及第一控制装置(170)，其能够向所述充电电缆(300)发送信号以及从所述充电电缆(300)接收信号，用于对所述充电装置(160)进行控制，所述第一控制装置(170)具有第一模式和第二模式两种充电开始模式，且所述第一控制装置(170)包含模式选择单元(510)，该单元用于根据所述充电电缆(300)的类型在所述第一模式和所述第二模式之间切换。
2.根据权利要求1的车辆，其中，在所述第一模式中，充电基于由所述电压检测器(182)检测到的所述电源电压而开始；在所述第二模式中，充电基于来自所述充电电缆(300)的引导信号而开始，且 当所述充电电缆(300)为不能截止由所述外部电源(402)供给的电力的电缆时，所述 模式选择单元(510)选择所述第一模式，当所述充电电缆(300)为能够截止由所述外部电 源(402)供给的电力的电缆时，所述模式选择单元(510)选择所述第二模式。
3.根据权利要求2的车辆，其中，所述第一控制装置(170)还包含充电控制单元(530)，该单元被配置为在所述第一模 式被选择的同时，当由所述电压检测器(182)检测到的电压高于第一基准值时，使得所述 充电装置(160)开始充电。
4.根据权利要求2的车辆，其中，所述能够截止的电缆还包含第二控制装置(330)，该装置能够向所述第一控制装置 (170)发送以及从所述第一控制装置(170)接收信号，所述引导信号为从所述第二控制装置(330)发送到所述第一控制装置(170)的信号， 该信号与所述能够截止的电缆的连接状态有关，且所述模式选择单元(510)基于所述引导信号来判断所述充电电缆(300)为所述能够截 止的电缆。
5.根据权利要求4的车辆，其中，当所述引导信号具有高于第二基准值的电位时，所述模式选择单元(510)判断为所述 充电电缆(300)为所述能够截止的电缆。
6.根据权利要求5的车辆，其中，所述第一控制装置(170)还包含充电控制单元(530)，该单元被配置为当所述充电电 缆(300)为所述能够截止的电缆时，以及当所述引导信号具有所述第二基准值和高于所述 第二基准值的第三基准值之间的电位时，使得所述充电装置(160)开始充电。
7.根据权利要求2的车辆，其中，所述能够截止的电缆还包含继电器(332)，所述继电器(332)能够基于来自所述第一 控制装置(170)的控制命令在对由所述外部电源(402)供到所述车辆(10)的电力进行供 给与截止之间进行切换，且所述第一控制装置(170)还包含故障判断单元(520)，该单元被配置为当所述充电电缆(300)为所述能够截止的电缆 时，基于用于所述继电器(332)的控制命令和由所述电压检测器(182)检测到的电压来判 断所述充电电缆(300)的故障状态，以及充电控制单元(530)，其在所述故障判断单元(520)判断为所述充电电缆(300)故障时 停止充电操作。
8.根据权利要求7的车辆，其中，当用于所述继电器(332)的控制命令为断开所述继电器(332)的命令时，以及当由所 述电压检测器(182)检测到的电压高于规定值时，所述故障判断单元(520)判断为所述充 电电缆(300)故障。
9.根据权利要求7的车辆，其中，当用于所述继电器(332)的控制命令为用于闭合所述继电器(332)的命令时，以及当 由所述电压检测器(182)检测到的电压低于规定值时，所述故障判断单元(520)判断为所 述充电电缆(300)故障。
10.一种对车辆进行控制的方法，所述车辆用由外部电源(402)通过充电电缆(300)供 给的电力进行充电，所述充电电缆(300)包含用于对从所述外部电源(402)供到所述车辆 (10)的电力进行传送的电力线(340)以及用于连接到所述车辆(10)的、在车辆侧设置在所 述电力线(340)的末端部分的第一连接部分(310)，所述车辆(10)包含蓄电装置(150)， 该装置被配置为用由所述外部电源(402)供给的电力进行充电；电压检测器(182)，其被配 置为检测由所述外部电源(402)供给的电源电压；用于连接到所述第一连接部分(310)的 入口(270)；充电装置(160)，用于对通过所述入口(270)由所述外部电源(402)供给的电 力进行转换，并对所述蓄电装置(150)进行充电，所述方法具有第一模式和第二模式，在所 述第一模式中，充电基于由所述电压检测器(182)检测到的电源电压而开始，在所述第二 模式中，充电基于来自所述充电电缆(300)的引导信号而开始，所述方法包含以下步骤当所述充电电缆(300)为不能截止由所述外部电源(402)供给的电力的电缆时，选择 所述第一模式；以及当所述充电电缆(300)为能够截止由所述外部电源(402)供给的电力的电缆时，选择 所述第二模式。
全文摘要
车辆ECU(170)包含以下步骤判断引导信号CPLT的电位是否高于规定基准值α1(S600)以及判断AC电压VAC是否高于规定基准值α2(S630)。当引导信号CPLT的电位高于规定基准值α1时(S600中的是)，车辆ECU(170)选择通过使用引导信号CPLT进行充电的模式(S610)。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)以及当AC电压VAC高于规定基准值α2时(S630中的是)，车辆ECU(170)选择在不使用引导信号CPLT的情况下进行充电的模式(S640)。因此，提供了这样的车辆用充电系统安装在其上的蓄电装置可由车辆外部的电源充电，无论是否存在来自充电电缆的引导信号，可进行充电。
文档编号H02J7/10GK101987581SQ20101024318
公开日2011年3月23日 申请日期2010年7月30日 优先权日2009年7月30日
发明者光谷典丈 申请人:丰田自动车株式会社