JP2009106053A - 車両の充電制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パイロット信号が通信される制御線の断線を検出可能な車両の充電制御装置を提供する。
【解決手段】抵抗Ｒ２の一方端は端子Ｔ１に接続され、抵抗Ｒ２の他方端は端子Ｔ２に接続される。さらに端子Ｔ１にはパイロット信号ＣＰＬＴを通信するためのコントロールパイロット線Ｌ１が接続される。充電コネクタ２５がコネクタ２６１に接続されていない場合、スイッチ３１２がオフする。電圧発生回路５０４によって、端子Ｔ２の電位は、車両アース電位よりも高い電位に設定される。充電コネクタ２５がコネクタ２６１に接続されてなく、かつコントロールパイロット線Ｌ１が断線している場合、コントロールパイロット線Ｌ１に生じる電位はほぼ接地レベルとなる。ＣＰＵ５１２はコントロールパイロット線Ｌ１の電位に基づいて断線検出を行なう。
【選択図】図７

Description

本発明は車両の充電制御装置に関し、特に車両駆動用の蓄電装置を車両外部の電源から充電可能に構成された車両の充電制御装置に関する。

電動車両は、蓄電装置（たとえば二次電池やキャパシタなど）を搭載し、かつ当該蓄電装置に蓄えられた電力から生じる駆動力を用いて走行する。電動車両は、たとえば電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池車などを含む。

近年では、これらの車両に搭載される蓄電装置を発電効率の高い商用電源により充電する技術が提案されている。この技術を用いることにより、たとえばハイブリッド自動車の燃料消費効率を高めることが期待できる。特に、各家庭に供給される商用電源（たとえば１００Ｖあるいは２００Ｖといった、比較的低い電圧の供給源）により電動車両に搭載された蓄電装置を充電する技術が注目されている。以下、車両の外部電源により、車両に搭載されたバッテリ等の蓄電装置を充電可能な車両を「プラグイン車」とも称することとする。

車両に搭載された蓄電装置の充電時に生じる異常を検出するための技術がこれまでに提案されている。たとえば特開２０００−２７０４８４号公報（特許文献１）は、商用電源の断線、あるいは停電等の異常を検出することが可能な異常検出装置を開示する。この異常検出装置は、電動車両の充電開始後に上述の異常を検出することができる。

ところでプラグイン車の規格は、アメリカ合衆国においては「エスエーイー エレクトリック ビークル コンダクティブ チャージ カプラ」（非特許文献１）にて制定され、日本においては「電気自動車用コンダクティブ充電システム一般要求事項」（非特許文献２）にて制定されている。

「エスエーイー エレクトリック ビークル コンダクティブ チャージ カプラ」および「電気自動車用コンダクティブ充電システム一般要求事項」においては、一例として、コントロールパイロットに関する規格が定められている。コントロールパイロットは、構内配線から車両へ電力を供給するＥＶＳＥ（Electric Vehicle Supply Equipment）の制御回路と車両の接地部とを車両側の制御回路を介して接続する制御線と定義されており、この制御線を介して通信されるパイロット信号に基づいて、充電ケーブルの接続状態や電源から車両への電力供給の可否、ＥＶＳＥの定格電流などが判断される。
特開２０００−２７０４８４号公報 特開２００７−１４３３１９号公報 「エスエーイー エレクトリック ビークル コンダクティブ チャージ カプラ（SAE Electric Vehicle Conductive Charge Coupler）」、（アメリカ合衆国）、エスエーイー規格（SAE Standards）、エスエーイー インターナショナル（SAE International）、２００１年１１月 「電気自動車用コンダクティブ充電システム一般要求事項」、日本電動車両協会規格（日本電動車両規格）、２００１年３月２９日

しかしながら、「エスエーイー エレクトリック ビークル コンダクティブ チャージ カプラ」や「電気自動車用コンダクティブ充電システム一般要求事項」においては、
パイロット信号が通信される制御線の断線を検出する手法の詳細については特に制定されていない。たとえば、単に制御線の電位が接地レベルであるというだけでは、制御線の断線なのか、電源が停電しているのか、それとも充電ケーブルがコンセントから抜けているのか等を区別することはできない。なお、以下では電源が停電している場合、および充電ケーブルがコンセントから抜けている場合などのような、車両への電力供給の異常を「電源側の異常」と称することにする。

上述のように、パイロット信号は、プラグイン車の充電制御において必須の信号であり、パイロット信号の異常検出、特に、パイロット信号が通信される制御線の断線検出は、プラグイン車において極めて重要である。

特開２０００−２７０４８４号公報に開示された異常検出装置は、商用電源が車両に接続されていなければ異常を検出できない。したがって、この異常検出装置は電源側の異常のみ検出可能と考えられる。

本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、パイロット信号が通信される制御線の断線を検出可能な車両の充電制御装置を提供することである。

本発明の他の目的は、電源側の異常を検知可能な車両の充電制御装置を提供することである。

本発明は要約すれば、車両駆動用の蓄電装置を搭載した車両と車両の外部の電源とに接続された場合に車両に供給される供給電力の情報を示す供給電力信号を出力する連結器により、車両および電源が連結された状態において、供給電力により蓄電装置を充電可能な充電制御装置である。充電制御装置は、供給電力信号を通信するための制御線と、制御線に、その一方端が接続される抵抗と、車両が連結器に接続された場合には、抵抗の他方端の電位を第１の電位に設定し、車両が連結器に接続されていない場合には、抵抗の他方端の電位を、第１の電位よりも高い第２の電位に設定する電位設定回路と、車両が連結器に接続されていない場合において、制御線の電位に基づいて制御線の断線検出を行なう異常検出部とを備える。

好ましくは、充電制御装置は、車両の充電口に設けられ、かつ、連結器に接続可能に構成された充電コネクタをさらに備える。充電コネクタは、制御線が接続されるとともに供給信号を受ける端子を含む。第１の電位は、車両アース電位である。電位設定回路は、充電コネクタが連結器に接続されたときに、抵抗の他方端を車両アース電位に電気的に接続し、充電コネクタが連結器に接続されていないときに、抵抗の他方端を車両アース電位から切り離す接続回路と、充電コネクタが連結器に接続されていないときに、抵抗の他方端の電位を第２の電位にプルアップするプルアップ回路とを含む。

より好ましくは、充電制御装置は、車両の速度を検出する車両速度検出装置をさらに備える。異常検出部は、車両速度検出装置により車両の速度が０と異なることが検出された場合に、車両が連結器に接続されていないと判断するとともに断線検出を行なう。

より好ましくは、異常検出部は、車両が連結器に接続された場合において、制御線の電位変化の有無に基づいて、供給電力の供給異常を検出する。

本発明によれば、パイロット信号が通信される制御線の断線と電源側の異常とを区別しながら、これらを検出できる。

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。

本発明の実施の形態においては、外部電源により充電可能な電動車両として、プラグインハイブリッド車を例示する。ただし外部電源により充電可能な電動車両はプラグインハイブリッド自動車に限られず、たとえば電気自動車、あるいは燃料電池車でもよい。

本発明の実施の形態に従う車両１００は、内燃機関（エンジン）と、蓄電装置と、その蓄電装置からの電力によって回転駆動する電動機とを搭載し、内燃機関および電動機から発生する駆動力を最適に配分することで、高い燃料消費効率を実現する。さらに、車両１００に搭載された蓄電装置は、外部電源（一例として、商用電源）の電力によって充電可能である。

図１は、本発明の実施の形態に従う車両１００の側面図である。図１を参照して、車両本体（ボデー）３００には充電口２００が形成される。充電口２００には、商用電源から供給される電力を伝達するケーブルに接続されるコネクタ（図１に示さず）、および、そのコネクタに水や粉塵などが侵入するのを防止するための蓋２０４が設けられる。図１は充電口２００が車両本体３００の左側面かつ前輪側に形成された構成を示す。ただし充電口２００を形成する位置は特に限定されるものではない。

なお本実施の形態に従う車両１００の車両本体（ボデー）には、内燃機関の作動に必要な燃料を給油するための給油口（図示しない）が形成されている。

図２は、充電口２００の外観図である。図２は蓋２０４が開かれた状態を示している。図２を参照して、充電口２００は、車両本体３００の車両外表面に形成された凹部である収容部２０８を含む。収容部２０８には充電コネクタ２５が収容される。

蓋２０４は、支持部２０６によって回転可能に支持される。これによりユーザが蓋２０４を開閉できる。

次に、図３および図４を参照して、車両１００の構成をより詳しく説明する。
図３は、車両１００の概略構成図である。図３を参照して、車両１００はパラレル／シリーズ式のハイブリッド自動車である。

車両１００は、車両１００の動作を制御するための制御部２と、車両１００の駆動力を発生させるための電力を蓄える蓄電装置（ＢＡＴ）４と、蓄電装置４に蓄積された電力を用いて車両１００を駆動可能な駆動部３０とを含む。駆動部３０は、コンバータ（ＣＯＮＶ）６と、主正母線ＭＰＬと、主負母線ＭＮＬと、コンデンサＣと、第１インバータ（ＩＮＶ１）８−１と、第２インバータ（ＩＮＶ２）８−２と、モータジェネレータＭＧ１と、モータジェネレータＭＧ２と、内燃機関ＥＮＧと、動力分割機構２２とを含む。

蓄電装置４は、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。蓄電装置４は、たとえば、リチウムイオン電池あるいはニッケル水素電池などの二次電池、電気二重層キャパシタなどの蓄電素子により構成される。

コンバータ６は、蓄電装置４の入出力電圧と、主正母線ＭＰＬ、主負母線ＭＮＬ間の電圧とを相互に変換する。コンバータ６による電圧変換は制御部２からのスイッチング指令ＰＷＣに従って制御される。

コンデンサＣは、主正母線ＭＰＬ、主負母線ＭＮＬ間の電圧を平滑化する。インバータ８−１，８−２はモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２にそれぞれ対応して設けられる。インバータ８−１，８−２は、蓄電装置４に対して電気的に並列接続される。インバータ８−１，８−２は、直流電力と交流電力とを相互に変換する。

車両１００は、充電コネクタ２５と、ＡＣポート２１０と、電力線Ｌｐ，Ｌｎ，ＡＣＬｐ，ＡＣＬｎとをさらに含む。

ＡＣポート２１０は信号Ｓ１に応答して電力線Ｌｐと電力線ＡＣＬｐとを電気的に接続するとともに、電力線Ｌｎと電力線ＡＣＬｎとを電気的に接続する。制御部２は、電力線Ｌｐと電力線ＡＣＬｐとの電気的接続および電力線Ｌｎと電力線ＡＣＬｎとの電気的接続を制御するための信号Ｓ１を生成してＡＣポート２１０に出力する。

ＡＣポート２１０は電力線Ｌｐ，Ｌｎにより充電コネクタ２５に接続される。さらにＡＣポート２１０は電力線ＡＣＬｐおよびＡＣＬｎによってモータジェネレータＭＧ１の中性点Ｎ１およびモータジェネレータＭＧ２の中性点Ｎ２に接続される。

モータジェネレータＭＧ１およびＭＧ２の各々は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル、Ｗ相コイルがＹ結線（星型結線）されたステータを備える。このＹ結線において３つのコイルが共通に接続される点がモータジェネレータＭＧ１の中性点Ｎ１およびモータジェネレータＭＧ２の中性点Ｎ２に対応する。

外部電源２４０により蓄電装置４を充電する場合には、外部電源２４０からの電力は連結器２５０によって車両１００に伝達される。連結器２５０は、プラグ２６０と、コネクタ２６１と、ＣＣＩＤ（Charging Circuit Interrupt Device）２６２と、充電ケーブル２６３，２６４とを含む。充電ケーブル２６４は、電力線ＰＳＬｐ，ＰＳＬｎを含む。

プラグ２６０は外部電源２４０に電気的に結合されたコネクタ２４１に接続される。コネクタ２６１は充電コネクタ２５に接続される。これにより、電力線ＰＳＬｐ，Ｌｐ，ＡＣＬｐが電気的に接続されるとともに、電力線ＰＳＬｎ，Ｌｎ，ＡＣＬｎが電気的に接続される。

制御部２は、コネクタ２６１と充電コネクタ２５とが接続されたことを示すケーブル接続信号ＰＩＳＷを受ける。制御部２は、ケーブル接続信号ＰＩＳＷの電圧レベルに基づいてコネクタ２６１が充電コネクタ２５に接続されたことを検知する。

ここで、外部電源２４０の供給電力の電圧値、種類（直流または交流）は特に限定されるものではない。たとえば外部電源２４０として各家庭に供給される商用電源を用いることができる。本実施の形態においては、外部電源２４０は、単相交流の商用電源（その電圧値が１００Ｖもしくは２００Ｖ）である。

ＣＣＩＤ２６２は、充電ケーブル２６３，２６４の間に設けられる。ＣＣＩＤ２６２は、充電ケーブル２６３と充電ケーブル２６４との電気的な接続／遮断を行なう。また、ＣＣＩＤ２６２は、プラグ２６０がコネクタ２４１に接続された場合には、外部電源２４０から供給される電力によって動作する。そして、ＣＣＩＤ２６２はパイロット信号ＣＰＬＴを発生して、その発生したパイロット信号ＣＰＬＴを制御部２に出力する。

なお、充電コネクタ２５と制御部２との間には、パイロット信号ＣＰＬＴを通信するための信号線、およびケーブル接続信号ＰＩＳＷを通信するための信号線が設けられる。制
御部２は、これらの信号線を介してパイロット信号ＣＰＬＴおよびケーブル接続信号ＰＩＳＷを受ける。

モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の中性点Ｎ１，Ｎ２に外部電源の電力が供給されることにより、インバータ８−１の交流側の各相に電力線ＰＳＬｐの電圧が印加されるとともにインバータ８−２の交流側の各相に電力線ＰＳＬｎの電圧が印加される。インバータ８−１，８−２はスイッチング指令ＰＷＭ１，ＰＷＭ２にそれぞれ応答してスイッチング動作を行なう。これによりインバータ８−１，８−２から主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬに所定の電圧値を有する直流電力が供給される。

より具体的には、インバータ８−１，８−２の各々は、交流側の３相分にそれぞれ対応する３つのアーム回路を有する。各アーム回路は、少なくとも１個のスイッチング素子を有する上アーム回路および下アーム回路を含む。

そして、インバータ８−１，８−２の各々において、各相に対応する上アーム回路を一括してオン／オフさせるとともに、各相に対応する下アーム回路についても同様に一括してオン／オフさせる。これによりインバータ８−１，８−２の各々において、３つの上アーム回路は互いに同じスイッチング状態（すべてオン、または、すべてオフ）とみなすことができる。同様に３つの下アーム回路も互いに同じスイッチング状態とみなすことができる。このようなスイッチング動作によって、それぞれの相電圧を互いに等しくできる。なお、このようなスイッチングモードは零相モードとも称される。

図４は、零相モード時におけるインバータ８−１，８−２およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の零相等価回路図である。図４を参照して、インバータ８−１，８−２が上述の零相モードに従ってスイッチング動作する場合には、インバータ８−１における３つの上アーム回路は上アームＡＲＭ１ｐとしてまとめて示すことができ、インバータ８−１における３つの下アーム回路は下アームＡＲＭ１ｎとしてまとめて示すことができる。上アームＡＲＭ１ｐおよび下アームＡＲＭ１ｎの各々は、スイッチング素子ＴＲと還流ダイオードＤとからなる。同様に、インバータ８−２における３つの上アーム回路は上アームＡＲＭ２ｐとしてまとめて示すことができ、インバータ８−２における３つの下アーム回路は下アームＡＲＭ２ｎとしてまとめて示すことができる。

図４に示される零相等価回路は、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬを介して供給される直流電力を単相交流電力へ変換可能であるとともに、電力線ＡＣＬｐ，ＡＣＬｎを介して中性点Ｎ１およびＮ２に入力される単相交流電力を直流電力へ変換可能な、単相インバータとみることができる。

すなわち、零相モードを実現できるようにインバータ８−１，８−２を制御することによって、インバータ８−１，８−２を単相インバータとして等価的に動作させることができる。これにより外部電源２４０から供給される単相交流電力を直流電力に変換し、かつその直流電力を主正母線ＭＰＬ，主負母線ＭＮＬに供給することが可能になる。この直流電力によって、蓄電装置４が充電される。

図３に戻り、車両１００の構成について再び説明する。内燃機関ＥＮＧは燃料の燃焼によって作動する。モータジェネレータＭＧ１は、内燃機関ＥＮＧからの動力の一部を受けて発電可能である。モータジェネレータＭＧ２は、蓄電装置（ＢＡＴ）４からの電力により電動機として作動する。

内燃機関ＥＮＧおよびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２は、動力分割機構２２を介して、互いに機械的に結合されている。動力分割機構２２は、代表的には遊星歯車機構によ
り構成される。

車両１００の走行時には、インバータ８−１は、主として、制御部２からのスイッチング指令ＰＷＭ１に応じて、モータジェネレータＭＧ１で発生する交流電力を直流電力に変換する。インバータ８−２は、制御部２からのスイッチング指令ＰＷＭ２に応じて、主正母線ＭＰＬおよび主負母線ＭＮＬを介して供給される直流電力を交流電力に変換して、その交流電力をモータジェネレータＭＧ２に供給する。動力分割機構２２は、内燃機関ＥＮＧの作動によって発生する駆動力を２分割し、その一方をモータジェネレータＭＧ１側へ配分するとともに、残りをモータジェネレータＭＧ２へ配分する。

動力分割機構２２からモータジェネレータＭＧ１へ配分された駆動力は発電動作に用いられる。モータジェネレータＭＧ１により生成された電力は蓄電装置４の充電に用いられたり、モータジェネレータＭＧ２による駆動力の発生に用いられたりする。モータジェネレータＭＧ２へ配分された駆動力は、モータジェネレータＭＧ２で発生した駆動力と合成されて、駆動輪２４の駆動に用いられる。

なお、蓄電装置の個数、容量は特に限定されるものではない。たとえば複数の蓄電装置が車両１００に搭載されてもよい。蓄電装置４が外部電源２４０により充電された場合、蓄電装置４を十分に充電することができる。この場合には、内燃機関ＥＮＧを停止状態に維持したまま、モータジェネレータＭＧ２で発生する駆動力のみを用いる走行、いわゆるＥＶ（Electric Vehicle）走行が可能になる。たとえば蓄電装置の個数を増やすことによって多くの電力を蓄積することができるので、ＥＶ走行の距離を長くすることができる。

制御部２は、起動指示ＩＧＯＮに応じて、車両１００が走行可能状態となるように、駆動部３０を制御する。具体的には、制御部２は電流センサ１０，１４および電圧センサ１２，１６からの情報に基づいて、コンバータ６、インバータ８−１，８−２を制御する。電流センサ１０は電力線ＰＬに流れる電流（蓄電装置４に入出力される電流）である電流Ｉｂａｔを検知する。電圧センサ１２は、電力線ＰＬ，ＮＬの間の電圧Ｖｂａｔを検知する。電流センサ１４は、主正母線ＭＰＬに流れる電流ＩＤＣを検知する。電圧センサ１６は主正母線ＭＰＬと主負母線ＭＮＬとの間の電圧ＶＤＣを検知する。制御部２は電流Ｉｂａｔ，ＩＤＣの値および電圧Ｖｂａｔ，ＶＤＣの値を受けて、スイッチング指令ＰＷＭ１，ＰＷＭ２，ＰＷＣを出力する。

車速検出装置３２は、車両１００の速度ＳＶを検出して、その検出値を制御部２へ出力する。

続いてＣＣＩＤ２６２についてより詳しく説明する。ＣＣＩＤ２６２は、コネクタ２６１が充電コネクタ２５に接続され、かつ、パイロット信号ＣＰＬＴの電位が規定値に低下すると、規定のデューティー（発振周期に対するパルス幅の比）サイクルでパイロット信号ＣＰＬＴを発振させる。このデューティーサイクルは、外部電源２４０から連結器２５０を介して車両１００へ供給可能な定格電流に基づいて設定される。

図５は、図３に示したＣＣＩＤ２６２によって発生されるパイロット信号ＣＰＬＴの波形を示した図である。図５を参照して、パイロット信号ＣＰＬＴは、規定の周期Ｔで発振する。パイロット信号ＣＰＬＴのパルス幅Ｔｏｎは、外部電源２４０から連結器２５０を介して車両１００へ供給可能な定格電流に基づいて設定される。車両１００に含まれる制御部２は、ＣＣＩＤ２６２からパイロット信号ＣＰＬＴを受ける。制御部２は、周期Ｔに対するパルス幅Ｔｏｎの比で示されるデューティーにより定格電流の情報を取得する。

定格電流は充電ケーブル毎に定められている。充電ケーブルの種類が異なれば、定格電
流が異なるためパイロット信号ＣＰＬＴのデューティーも異なる。制御部２は、ＣＣＩＤ２６２から送信されるパイロット信号ＣＰＬＴをコントロールパイロット線（制御線）を介して受信し、その受信したパイロット信号ＣＰＬＴのデューティーを検知する。これにより制御部２は、車両１００に供給可能な定格電流を検知できる。すなわち、パイロット信号ＣＰＬＴは車両１００に供給される供給電力の情報を示す供給電力信号である。

図６は、図３に示すＣＣＩＤ２６２の構成を説明する図である。図６を参照して、ＣＣＩＤ２６２は、リレー３３２と、コントロールパイロット回路３３４と、電磁コイル６０６と、漏電検出器６０８とを含む。コントロールパイロット回路３３４は、発振器６０２と、抵抗Ｒ１と、電圧センサ６０４とを含む。

コネクタ２４１とプラグ２６０とが接続された場合、発振器６０２は、外部電源２４０から供給される電力を受ける。発振器６０２は、この電力により作動する。発振器６０２は、電圧センサ６０４によって検出されるパイロット信号ＣＰＬＴの電位が規定の電位Ｖ１（たとえば１２Ｖ）近傍のときは非発振の信号を出力し、パイロット信号ＣＰＬＴの電位が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信号を出力する。後述のように、パイロット信号ＣＰＬＴの電位は、制御部２に含まれる抵抗回路の抵抗値を切替えることにより変更される。

コントロールパイロット回路３３４は、パイロット信号ＣＰＬＴの電位が規定の電位Ｖ３（たとえば６Ｖ）近傍のとき、電磁コイル６０６へ電流を供給する。電磁コイル６０６は、コントロールパイロット回路３３４から電流が供給されると電磁力を発生し、リレー３３２をオン状態にする。コネクタ２６１が充電コネクタ２５に接続され、かつリレー３３２がオン状態になったときには、外部電源２４０からプラグインハイブリッド車へ充電電力を供給するための電力線対が電力線Ｌｐ，Ｌｎに電気的に接続される。

漏電検出器６０８は、外部電源２４０からプラグインハイブリッド車へ充電電力を供給するための電力線対に設けられ、漏電の有無を検出する。具体的には、漏電検出器６０８は、電力線対に互いに反対方向に流れる電流の平衡状態を検出し、その平衡状態が破綻すると漏電の発生を検知する。なお、特に図示しないが、漏電検出器６０８により漏電が検出されると、電磁コイル６０６への給電が遮断され、リレー３３２がオフされる。また、パイロット信号ＣＰＬＴの電位は、規定の負電位（たとえば−１２Ｖ）に固定される。

パイロット信号ＣＰＬＴはコントロールパイロット回路３３４から端子Ｔ１に出力される。端子Ｔ１はコントロールパイロット線Ｌ１により制御部２に接続される。これによりコントロールパイロット回路３３４から出力されたパイロット信号ＣＰＬＴは、コントロールパイロット線Ｌ１を介して制御部２に入力される。

コネクタ２６１にはスイッチ３１２が設けられる。スイッチ３１２は、端子Ｔ２と、接地ノードとの間に接続される。また、端子Ｔ２と制御部２とは信号線Ｌ２により接続される。コネクタ２６１が充電コネクタ２５に接続されると、スイッチ３１２が作動する。これによりコネクタ２６１が充電コネクタ２５に接続されたことを示すケーブル接続信号ＰＩＳＷが信号線Ｌ２を介して制御部２に入力される。なお制御部２の接地端子は接地線Ｌ３によって接地ノードに接続される。

制御部２は、車速検出装置３２が検出した車両の速度ＳＶをさらに受ける。
端子Ｔ１，Ｔ２の間には抵抗Ｒ２が接続される。充電コネクタ２５がコネクタ２６１に接続された場合には、スイッチ３１２がオンすることにより端子Ｔ２が接地ノードに接続される。一方、充電コネクタ２５がコネクタ２６１に接続されていない場合には、スイッチ３１２がオフすることにより端子Ｔ２が接地ノードと切り離され、かつ、端子Ｔ２の電
位は、接地電位よりも高い電位に設定される。これにより、本実施の形態では、コントロールパイロット線Ｌ１の断線を検出できる。さらに本実施の形態では、車両１００が外部電源２４０に接続されていない場合、すなわち充電コネクタ２５がコネクタ２６１に接続されていない場合にコントロールパイロット線Ｌ１の断線を検出できる。

さらに、本実施の形態によれば、充電コネクタ２５がコネクタ２６１に接続された場合において、コントロールパイロット線Ｌ１の電位変化の有無に基づいて電源側の異常を検出できる。なお「電源側の異常」とは、車両１００への電力供給の異常を意味し、たとえばプラグ２６０とコネクタ２４１との非接続、外部電源２４０の停電が含まれる。

図７は、図３に示す制御部２の構成を説明する図である。図７を参照して、制御部２は、ダイオードＤ１，Ｄ２と、抵抗回路５０２と、電圧発生回路５０４と、負電圧検出回路５０６と、入力バッファ５０８，５２０と、ＣＰＵ（Control Processing Unit）５１２，５１４，５２２，５２４と、サンプリング制御回路５２６とを含む。

抵抗回路５０２は、プルダウン抵抗Ｒ３，Ｒ４と、スイッチＳＷ１，ＳＷ２とを含む。プルダウン抵抗Ｒ３およびスイッチＳＷ１は、パイロット信号ＣＰＬＴが通信されるコントロールパイロット線Ｌ１と車両アース５１８との間に直列に接続される。プルダウン抵抗Ｒ４およびスイッチＳＷ２は、コントロールパイロット線Ｌ１と車両アース５１８との間に直列に接続され、直列接続されたプルダウン抵抗Ｒ３およびスイッチＳＷ１に並列に接続される。スイッチＳＷ１，ＳＷ２は、ＣＰＵ５１２からの制御信号に応じてオン／オフされる。

抵抗回路５０２は、ＣＰＵ５１２からの制御信号に応じてスイッチＳＷ１，ＳＷ２がオン／オフすることによりパイロット信号ＣＰＬＴの電位を切替える。すなわち、スイッチＳＷ１がオフし、かつ、ＣＰＵ５１２からの制御信号に応じてスイッチＳＷ２がオンした場合、プルダウン抵抗Ｒ４によってパイロット信号ＣＰＬＴの電位は規定の電位Ｖ２（たとえば９Ｖ）に低下する。さらにＣＰＵ５１２からの制御信号に応じてスイッチＳＷ１がオンすると、プルダウン抵抗Ｒ３，Ｒ４によってパイロット信号ＣＰＬＴの電位は規定の電位Ｖ３（たとえば６Ｖ）に低下する。

電圧発生回路５０４は、電源ノード５１６と、プルアップ抵抗Ｒ５と、抵抗Ｒ６と、ダイオードＤ３とを含む。この電圧発生回路５０４は、コネクタ２６１が充電コネクタ２５に接続されていないときに、プルアップ抵抗Ｒ５と、端子Ｔ１，Ｔ２間に接続される抵抗Ｒ２と、車両アース５１８に接続されるプルダウン抵抗Ｒ７とによって分圧された電圧をコントロールパイロット線Ｌ１に発生させる。

負電圧検出回路５０６は、パイロット信号ＣＰＬＴの電位が規定の負電位（たとえば−１２Ｖ）に固定されたことを検出し、その検出結果をＣＰＵ５１２に出力する。パイロット信号ＣＰＬＴの電位が規定の負電位に固定される場合とは、漏電検出器６０８（図６参照）により漏電が検出された場合である。なお、負電圧検出回路５０６による負電位の検出方法は特に限定されるものではない。

入力バッファ５０８は、コントロールパイロット線Ｌ１のパイロット信号ＣＰＬＴを受け、その受けたパイロット信号ＣＰＬＴをＣＰＵ５１２へ出力する。

電圧発生回路５０４は信号線Ｌ２を介してケーブル接続信号ＰＩＳＷを受ける。電圧発生回路５０４はケーブル接続信号ＰＩＳＷに応じた信号を出力する。入力バッファ５２０は、電圧発生回路５０４からの信号を受けて、その信号をＣＰＵ５２２へ出力する。

コネクタ２６１が充電コネクタ２５に接続された場合、スイッチ３１２がオンすることによって、信号線Ｌ２の電位は接地レベルとなる。一方、コネクタ２６１が充電コネクタ２５に接続されていない場合には、スイッチ３１２がオフすることにより、信号線Ｌ２の電位は、接地レベルより高い第１の電位となる。すなわちケーブル接続信号ＰＩＳＷは、コネクタ２６１が充電コネクタに接続されているときＬ（論理ロー）レベルとなり、非接続時はＨ（論理ハイ）レベルとなる信号である。

ケーブル接続信号ＰＩＳＷがＬレベルのときには、入力バッファ５２０にＬレベルの信号が入力され、ケーブル接続信号ＰＩＳＷがＨレベルのときには入力バッファ５２０にＨレベルの信号が入力される。ＣＰＵ５２２は、Ｌレベルの信号を受けた場合に、コネクタ２６１が充電コネクタ２５に接続されたと判定する。

なお、信号線Ｌ２が断線した場合、入力バッファ５２０に入力される信号の電位は、上記の第１の電位よりも高い第２の電位となる。ＣＰＵ５２２は、入力バッファ５２０から受ける信号の電位が第２の電位である場合には、信号線Ｌ２が断線したと判定する。

ＣＰＵ５２２はＣＰＵ５２４により起動されるまで停止している。また、ＣＰＵ５１２はＣＰＵ５１４により起動されるまで停止している。ＣＰＵ５２４は、コネクタ２６１が充電コネクタ２５に接続されたことを検知した場合にＣＰＵ５２２を起動する。ＣＰＵ５１４はＣＰＵ５２２の起動に応じてＣＰＵ５１２を起動する。

ＣＰＵ５２４は、サンプリング制御回路５２６を制御することにより、サンプリング制御回路５２６にスイッチＳＷ３を繰り返しオン／オフさせるための制御信号を出力させる。なお、スイッチＳＷ３のオン期間あるいはスイッチＳＷ３がオンするタイミングは特に限定されるものではない。

コネクタ２６１が充電コネクタ２５に接続されていない場合、ＣＰＵ５２４に入力される信号ＳＩＮの電位は、スイッチＳＷ３のオン時においてノード５１５の電位Ｂ２に等しくなり、スイッチＳＷ３のオフ時においてノード５１４の電位Ｂ１に等しくなる。一方、コネクタ２６１が充電コネクタ２５に接続された場合、スイッチＳＷ３のオン／オフによらずに信号ＳＩＮの電位は接地レベルに低下する。ＣＰＵ５２４は、信号ＳＩＮの電位が接地レベルであることを検知すると、コネクタ２６１が充電コネクタ２５に接続されたと判定しＣＰＵ５２２を起動する。

ＣＰＵ５２２は、ＣＰＵ５２４により起動されると、入力バッファ５２０から信号を受ける。ＣＰＵ５２２は、入力バッファ５２０からの信号がＬレベルのときには、コネクタ２６１が充電コネクタ２５に接続されたと判定する。

ＣＰＵ５１４は、ＣＰＵ５２２の状態を監視して、ＣＰＵ５２２がＣＰＵ５２４により起動されるとＣＰＵ５１２を起動する。

ＣＰＵ５１２は、ＣＰＵ５１４により起動されると、入力バッファ５０８からパイロット信号ＣＰＬＴを受ける。さらに、ＣＰＵ５１２は、ＣＰＵ５２２から、充電コネクタ２５にコネクタ２６１が接続されたとの判定結果を受けると、スイッチＳＷ２へ出力される制御信号を活性化する。その後、ＣＰＵ５１２は、スイッチＳＷ２のオンに応じて発振が開始されたパイロット信号ＣＰＬＴに基づいて、外部電源２４０から車両１００に供給可能な定格電流を検出する。

定格電流が検出され、外部電源２４０から蓄電装置４の充電準備が完了すると、ＣＰＵ５１２は、スイッチＳＷ１へ出力される制御信号をさらに活性化し、図３に示すＡＣポー
ト２１０に信号Ｓ１を送る。これにより、図３に示されるように、外部電源２４０からの交流電力がモータジェネレータＭＧ１の中性点Ｎ１およびモータジェネレータＭＧ２の中性点Ｎ２に与えられ（いずれも図示せず）、蓄電装置４の充電制御が実行される。

ＣＰＵ５１２は、充電コネクタ２５にコネクタ２６１が接続された状態において、電源側から供給される電力の供給異常の有無を判定する。後に詳細に説明するが、ＣＰＵ５１２は、パイロット信号ＣＰＬＴの電位変化の有無に基づいて、電力の供給異常の有無を判定する。

ＣＰＵ５１２は、充電コネクタ２５にコネクタ２６１が接続されていない状態において、コントロールパイロット線Ｌ１が断線しているか否かを判定する。具体的には、ＣＰＵ５１２は、車速検出装置３２（図３参照）が検出した車両１００の速度ＳＶが０と異なる場合においてコントロールパイロット線Ｌ１が断線しているか否かを判定する。

速度ＳＶが０と異なる場合とは、車両１００が走行している場合である。車両１００が外部電源２４０により充電される場合、車両１００は停車しているものと考えられる。言い換えると、車両１００が走行している場合には車両１００が外部電源に接続されていないと考えられる。したがって、ＣＰＵ５１２は、速度ＳＶが０より大きい場合においてコントロールパイロット線Ｌ１が断線しているか否かを判定する。これにより正確な断線検出が可能になる。

なお、ＣＰＵ５１２が起動され、かつ、充電コネクタ２５にコネクタ２６１が接続されていないという条件が満たされるのであれば、ＣＰＵ５１２はコントロールパイロット線Ｌ１の断線を検出できる。本実施の形態では車両の走行中にコントロールパイロット線の断線検出が実行されるが、上記の条件が満たされる限りにおいて、ＣＰＵ５１２がコントロールパイロット線Ｌ１の断線を検出するタイミングは特に限定されるものではない。

ＣＰＵ５１２は、充電コネクタ２５にコネクタ２６１が接続された状態において電源側の異常を判定し、充電コネクタ２５にコネクタ２６１が接続されていない状態においてコントロールパイロット線Ｌ１が断線しているか否かを判定する。これにより本実施の形態では、コントロールパイロット線Ｌ１の断線と電源側の異常とを区別することができる。

続いてＣＰＵ５１２によるコントロールパイロット線Ｌ１の断線検出について説明する。プルアップ抵抗Ｒ５と、抵抗Ｒ２と、プルダウン抵抗Ｒ７とは、電源ノード５１６と、車両アース５１８との間に設けられる分圧回路を構成する。コネクタ２６１が充電コネクタ２５に接続されず、かつ、コントロールパイロット線Ｌ１が断線していない場合、コントロールパイロット線Ｌ１には、プルアップ抵抗Ｒ５と、抵抗Ｒ２と、プルダウン抵抗Ｒ７により分圧された電圧が与えられる。これによりコントロールパイロット線Ｌ１の電位が接地電位より高くなる。つまりコントロールパイロット線Ｌ１の電位はＨレベルになる。

一方、コントロールパイロット線Ｌ１が断線している場合、コントロールパイロット線Ｌ１に生じる電位はほぼ接地レベルとなる。つまりコントロールパイロット線Ｌ１の電位はＬレベルになる。

より具体的に説明すると、車両１００が連結器２５０に接続された場合には、端子Ｔ２（抵抗Ｒ２の一端）の電位がスイッチ３１２によって車両アース電位に設定される。一方、車両１００が連結器２５０に接続されていない場合には、スイッチ３１２は、端子Ｔ２を車両アース電位から切り離す。電圧発生回路５０４は車両１００が連結器２５０に接続されていない場合に端子Ｔ２の電位を車両アース電位よりも高い電位に設定（プルアップ
）する。

このようにコントロールパイロット線Ｌ１が正常である場合と、コントロールパイロット線Ｌ１が断線している場合とで、コントロールパイロット線Ｌ１の電位レベルが異なるので、コントロールパイロット線Ｌ１の断線検出が可能になる。ＣＰＵ５１２は、コントロールパイロット線Ｌ１の電位がＬレベルであればコントロールパイロット線Ｌ１が断線したと判定し、コントロールパイロット線Ｌ１の電位がＨレベルであればコントロールパイロット線Ｌ１が正常であると判定する。

抵抗Ｒ２の抵抗値は、抵抗回路５０２でのパイロット信号ＣＰＬＴの電位の変更に影響を与えない値に設定されることが好ましい。電位Ｖ１〜Ｖ３をそれぞれ１２Ｖ，９Ｖ，６Ｖに設定するために、たとえばプルダウン抵抗Ｒ３，Ｒ４の抵抗値がそれぞれ１．３（ｋΩ），２．７４（ｋΩ）であるとする。抵抗Ｒ２の抵抗値は、たとえばこれらの抵抗値に比べて十分に大きな値（たとえば１００ｋΩ程度）に設定される。

図８は、充電開始時におけるパイロット信号ＣＰＬＴおよびスイッチＳＷ１，ＳＷ２のタイミングチャートである。図６から図８を参照して、時刻ｔ１において、連結器２５０のプラグ２６０が外部電源２４０のコネクタ２４１に接続されると、外部電源２４０からの電力を受けてコントロールパイロット回路３３４がパイロット信号ＣＰＬＴを生成する。

この時点では、連結器２５０のコネクタ２６１は車両１００側の充電コネクタ２５に接続されていない。このため、パイロット信号ＣＰＬＴの電位はＶ１（たとえば１２Ｖ）であり、パイロット信号ＣＰＬＴは非発振状態である。

時刻ｔ２において、コネクタ２６１が充電コネクタ２５に接続される。ケーブル接続信号ＰＩＳＷに基づいてコネクタ２６１と充電コネクタ２５との接続が検出される。これによりスイッチＳＷ２がオンされる。スイッチＳＷ２がオンすると、抵抗回路５０２のプルダウン抵抗Ｒ３によってパイロット信号ＣＰＬＴの電位はＶ２（たとえば９Ｖ）に低下する。

パイロット信号ＣＰＬＴの電位がＶ２に低下すると、時刻ｔ３において、コントロールパイロット回路３３４がパイロット信号ＣＰＬＴを発振させる。そして、ＣＰＵ５１２においてパイロット信号ＣＰＬＴのデューティーに基づき定格電流が検出され、充電制御の準備がなされる。充電制御の準備が完了すると、時刻４において、スイッチＳＷ１がオンされる。スイッチＳＷ１がオンすると、抵抗回路５０２のプルダウン抵抗Ｒ３によってパイロット信号ＣＰＬＴの電位はＶ３（たとえば６Ｖ）にさらに低下する。

パイロット信号ＣＰＬＴの電位がＶ３に低下すると、コントロールパイロット回路３３４から電磁コイル６０６へ電流が供給され、ＣＣＩＤ３３０のリレー３３２がオンされる。その後は、ＡＣポート２１０がオンされ、蓄電装置４の充電が実行される。

上述した説明は、電源側の電力供給が正常な場合のパイロット信号ＣＰＬＴの変化である。停電あるいは、外部電源２４０とコネクタ２６１との非接続など、電源側の電力供給の異常が生じた場合には、スイッチ３１２がオンし、かつ、端子Ｔ１が抵抗Ｒ２および端子Ｔ２を介してスイッチに接続されているため、コントロールパイロット線Ｌ１の電位は０Ｖのまま変化しない。

したがって、ＣＰＵ５１２は、コネクタ２６１が充電コネクタ２５に接続された時点から所定の時間、コントロールパイロット線Ｌ１の電位が０Ｖのまま変化しない場合には、
車両に供給される電力の供給異常が生じたと判定する。一方、ＣＰＵ５１２は、コネクタ２６１が充電コネクタ２５に接続され、かつ、コントロールパイロット線Ｌ１の電位が変化する場合には、車両に電力が正常に供給されていると判定する。

図９は、コントロールパイロット線Ｌ１の断線検出時におけるパイロット信号ＣＰＬＴを示す図である。図９および図７を参照して、時刻ｔ１１以前において、連結器２５０のコネクタ２６１は、車両側の充電コネクタ２５から外されているものとする。時刻ｔ１１において走行が開始され車両速度ＳＶが０でなくなると、ＣＰＵ５１２はコントロールパイロット線Ｌ１の断線の有無を判定する。

コントロールパイロット線Ｌ１の断線がなければ、パイロット信号ＣＰＬＴの電位は低下せず、０Ｖより高い状態に保たれる。すなわちパイロット信号ＣＰＬＴはＨレベルに保たれる。一方、コントロールパイロット線Ｌ１に断線が発生しているとパイロット信号ＣＰＬＴの電位は接地レベル（略０Ｖ）に低下するのでパイロット信号ＣＰＬＴはＬレベルになる。したがって、ＣＰＵ５１２は、パイロット信号ＣＰＬＴがＬレベルに低下したことを検出することにより、コントロールパイロット線Ｌ１の断線を検出することができる。

なお、本実施の形態において、車両１００は、蓋２０４の開閉状態を検出する検出装置をさらに備えてもよい。この場合、ＣＰＵ５１２は、その検出装置によって蓋２０４が閉状態であることが検出され、かつ、車両の速度ＳＶが０と異なる場合に、コントロールパイロット線Ｌ１の断線の有無を判定してもよい。蓋２０４が閉状態であり、かつ、車両速度ＳＶが０でないことを条件として断線検出が実施されるため、パイロット信号ＣＰＬＴが制御に用いられる充電時に断線検出が実施されるのを確実に防止することができる。よって、断線検出を正確に行なうことが可能になる。

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。

本発明の実施の形態に従う車両１００の側面図である。 充電口２００の外観図である。 車両１００の概略構成図である。 零相モード時におけるインバータ８−１，８−２およびモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の零相等価回路図である。 図３に示したＣＣＩＤ２６２によって発生されるパイロット信号ＣＰＬＴの波形を示した図である。 図３に示すＣＣＩＤ２６２の構成を説明する図である。 図３に示す制御部２の構成を説明する図である。 充電開始時におけるパイロット信号ＣＰＬＴおよびスイッチＳＷ１，ＳＷ２のタイミングチャートである。 コントロールパイロット線Ｌ１の断線検出時におけるパイロット信号ＣＰＬＴを示す図である。

符号の説明

２ 制御部、４ 蓄電装置、６ コンバータ、８−１，８−２ インバータ、１０，１４ 電流センサ、１２，１６，６０４ 電圧センサ、２２ 動力分割機構、２４ 駆動輪、２５ 充電コネクタ、３０ 駆動部、３２ 車速検出装置、１００ 車両、２００ 充
電口、２０４ 蓋、２０６ 支持部、２０８ 収容部、２１０ ＡＣポート、２４０ 外部電源、２４１ コネクタ、２５０ 連結器、２６０ プラグ、２６１ コネクタ、２６３，２６４ 充電ケーブル、３００ 車両本体（ボデー）、３１２ スイッチ、３３２ リレー、３３４ コントロールパイロット回路、５０２ 抵抗回路、５０４ 電圧発生回路、５０６ 負電圧検出回路、５０８，５２０ 入力バッファ、５１２，５１４，５２２，５２４ ＣＰＵ、５１４，５１５ ノード、５１６ 電源ノード、５１８ 車両アース、５２６ サンプリング制御回路、６０２ 発振器、６０６ 電磁コイル、６０８ 漏電検出器、ＡＣＬｐ，ＡＣＬｎ，Ｌｐ，Ｌｎ，ＰＬ，ＮＬ，ＰＳＬｐ，ＰＳＬｎ 電力線、ＡＲＭ１ｎ，ＡＲＭ２ｎ 下アーム、ＡＲＭ１ｐ，ＡＲＭ２ｐ 上アーム、Ｃ コンデンサ、Ｄ 還流ダイオード、Ｄ１〜Ｄ３ ダイオード、ＥＮＧ 内燃機関、Ｌ１ コントロールパイロット線、Ｌ２ 信号線、Ｌ３ 接地線、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ、ＭＮＬ 主負母線、ＭＰＬ 主正母線、Ｎ１，Ｎ２ 中性点、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ６ 抵抗、Ｒ３，Ｒ４，Ｒ７ プルダウン抵抗、Ｒ５ プルアップ抵抗、ＳＷ１〜ＳＷ３ スイッチ、Ｔ１，Ｔ２ 端子、ＴＲ スイッチング素子。

Claims (4)

1. 車両駆動用の蓄電装置を搭載した車両と前記車両の外部の電源とに接続された場合に前記車両に供給される供給電力の情報を示す供給電力信号を出力する連結器により、前記車両および前記電源が連結された状態において、前記供給電力により前記蓄電装置を充電可能な充電制御装置であって、
   前記供給電力信号を通信するための制御線と、
   前記制御線に、その一方端が接続される抵抗と、
   前記車両が前記連結器に接続された場合には、前記抵抗の他方端の電位を第１の電位に設定し、前記車両が前記連結器に接続されていない場合には、前記抵抗の前記他方端の電位を、前記第１の電位よりも高い第２の電位に設定する電位設定回路と、
   前記車両が前記連結器に接続されていない場合において、前記制御線の電位に基づいて前記制御線の断線検出を行なう異常検出部とを備える、車両の充電制御装置。
2. 前記充電制御装置は、
   前記車両の充電口に設けられ、かつ、前記連結器に接続可能に構成された充電コネクタをさらに備え、
   前記充電コネクタは、前記制御線が接続されるとともに前記供給信号を受ける端子を含み、
   前記第１の電位は、車両アース電位であり、
   前記電位設定回路は、
   前記充電コネクタが前記連結器に接続されたときに、前記抵抗の前記他方端を前記車両アース電位に電気的に接続し、前記充電コネクタが前記連結器に接続されていないときに、前記抵抗の前記他方端を前記車両アース電位から切り離す接続回路と、
   前記充電コネクタが前記連結器に接続されていないときに、前記抵抗の前記他方端の電位を前記第２の電位にプルアップするプルアップ回路とを含む、請求項１に記載の車両の充電制御装置。
3. 前記充電制御装置は、
   前記車両の速度を検出する車両速度検出装置をさらに備え、
   前記異常検出部は、前記車両速度検出装置により前記車両の速度が０と異なることが検出された場合に、前記車両が前記連結器に接続されていないと判断するとともに前記断線検出を行なう、請求項２に記載の車両の充電制御装置。
4. 前記異常検出部は、前記車両が前記連結器に接続された場合において、前記制御線の電位変化の有無に基づいて、前記供給電力の供給異常を検出する、請求項３に記載の車両の充電制御装置。

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