專利名稱：用于電氣車輛的充電電纜和控制充電電纜的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于電氣車輛的電纜。特別地，本發(fā)明涉及用于對電氣車輛進行充電的充電電纜以及控制充電電纜的方法，該充電電纜允許用于驅動車輛的蓄電裝置從外部電源充電。
背景技術：
一般而言，電氣車輛具有蓄電裝置(例如二次電池或電容器)，并通過使用由存儲在蓄電裝置中的電力產(chǎn)生的驅動力來行駛。電氣車輛包括例如電氣車輛、混合動力車和燃料電池電氣車輛。近來，提出了這樣的技術設置在這些電氣車輛中的蓄電裝置用傳送高發(fā)電效率的商用電源進行充電。這種技術有望改進例如混合動力車的燃料消耗效率。特別地，注意力集中在這樣的技術上設置在電氣車輛中的蓄電裝置通過為家用提供的商用電源(例如 100V和200V的相對較低電壓的電源)來充電。日本特開No. 7-29639 (JP-A-7-29639)介紹了改進連接的可使用性的電氣車輛充電連接器。另外，2001年 11 月由 SAE International 在美國出版的 SAE Electric Vehicle Conductive Charge Coupler介紹了與電氣車輛充電系統(tǒng)中的連接器以及車輛入口有關的標準，并推薦在不同的機動車中使用通用的充電電纜和連接器。如上面介紹的，當用于電氣車輛的充電電纜和連接器被標準化時，通用電纜可以一般地用于幾個車輛，同一電纜可繼續(xù)用于新購買的車輛。不幸的是，當充電電纜長時間頻繁使用時，包含其連接器的充電電纜可能由于超過使用壽命限制的使用而劣化。如果使用劣化的電纜，電纜自身和車輛側裝置——例如蓄電裝置——可被損壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種用于電氣車輛的充電電纜，其能從外部電源對用于對車輛供電的電池蓄電裝置進行充電，本發(fā)明還提供了防止使用充電電纜超出其使用壽命限制的方法。根據(jù)本發(fā)明一實施形態(tài)，用于電氣車輛的充電電纜包含第一耦合器，其將充電電纜連接到車輛；第二耦合器，其將充電電纜連接到車輛的外部電源；控制裝置，其控制充電電纜的使用歷史；電氣線路部分，其將第一與第二耦合器連接到控制裝置，電力以及控制信號通過其傳送。相應地，電力能通過充電電纜從外部電源供到車輛中的蓄電裝置，以便對設置在車輛中的蓄電裝置充電。上面介紹的充電電纜的控制裝置包含存儲部分，其存儲充電電纜的使用歷史； 檢測部分，其檢測充電電纜的使用狀態(tài)，并基于檢測到的使用狀態(tài)來更新充電電纜的使用歷史；判斷部分，其基于所存儲的使用歷史以及基準值來判斷充電電纜的使用壽命限制是否已被超過。采用上面的構造，充電電纜的使用歷史可由充電電纜自身控制。因此，同一充電電纜可對于多個車輛通用。并且，當同一電纜在新購買車輛中繼續(xù)使用時，充電電纜的使用歷史可連續(xù)地受到控制。相應地，可防止充電電纜使用超出使用壽命限制。充電電纜還可包含顯示控制部分，其在控制裝置的判斷部分判斷為已經(jīng)超過充電電纜的使用壽命限制時指示已經(jīng)超過使用壽命限制。采用此構造，可向將要對車輛充電的用戶通知關于充電電纜使用歷史的信息，使得用戶能采取適當?shù)男袆?，例如電池更換、修理和移除。相應地，可防止充電電纜使用超出使用壽命限制。充電電纜還可包含命令輸出部分，其在控制裝置的判斷部分判斷為已經(jīng)超過充電電纜的使用壽命限制時發(fā)送命令，以限制車輛的充電。采用此構造，當用戶試圖繼續(xù)使用已經(jīng)超過使用壽命限制的充電電纜時，通過充電電纜限制充電操作。相應地，可減小對車輛上的蓄電裝置和充電電纜等裝置的影響。充電電纜的使用狀態(tài)可包含第一耦合器的連接狀態(tài)、第二耦合器的連接狀態(tài)、車輛的充電狀態(tài)中的至少一個。采用此構造，充電電纜的充電歷史和連接歷史可被控制為使用歷史。在這種情況下，“充電電纜的使用歷史信息”可包含下列中的至少一個充電電纜的耦合器與車輛以及外部電源之間的連接次數(shù)；充電電纜的耦合器和車輛以及外部電源之間的連接時間；通過使用該電纜的充電計數(shù)；通過使用該電纜的充電時間。另外，上面的判斷中使用的“基準值” 可以為關于連接次數(shù)、連接時間、充電計數(shù)、充電時間(下面也稱為“連接計數(shù)”)來限定使用壽命限制的上限值。這里，連接次數(shù)指示從充電電纜首次使用以來耦合器已經(jīng)連接到車輛以及外部電源多少次。連接時間指示從充電電纜首次使用以來耦合器保持連接總共多長時間。充電計數(shù)指示從充電電纜首次使用以來車輛已經(jīng)通過充電電纜從外部電源充電多少次。充電時間指示從充電電纜首次使用以來充電電纜已經(jīng)經(jīng)歷過多長時間的實際充電。通過連接次數(shù)的控制，主要由于電纜的連接和斷開引起的耦合器和電纜的機械劣化也可得到控制。通過連接時間、充電計數(shù)和充電時間的控制，由于通電引起的繼電器觸點電氣劣化和電纜的熱劣化可得到控制。充電電纜的控制裝置可基于通過電氣線路部分在控制裝置和車輛及外部電源之間交換的控制信號來檢測第一耦合器和第二耦合器的連接狀態(tài)和充電狀態(tài)。采用此構造，充電電纜到車輛以及外部電源的連接可被檢測，因此，充電電纜的連接歷史和充電歷史可受到控制?？刂菩盘枮樵诳刂蒲b置和車輛之間交換的標準化信號。標準化信號可在第二耦合器被連接到外部電源時產(chǎn)生，該信號可在第一耦合器被連接到車輛入口時設置到預定的電位。當?shù)谝获詈掀骱偷诙詈掀鞣謩e被連接到車輛入口和外部電源時，控制裝置可將控制信號設置在具有這樣的占空比的振蕩信號其對應于充電電纜的電流承載能力。當振蕩信號被產(chǎn)生時，車輛開始通過來自外部電源的電力對蓄電裝置充電。充電電纜還可包含繼電器，繼電器插入在電氣線路部分的電力路徑之間。當標準化信號被設置為振蕩信號時，其幅度可由車輛從第一幅度改變?yōu)榈诙取Ｒ坏藴驶盘柕姆纫呀?jīng)改變?yōu)榈诙?，控制裝置可閉合繼電器。采用此構造，可在充電電纜和車輛側上的控制裝置之間使用標準化信號。相應地， 即使是在充電電纜在不同車輛型號和不同車輛制造商之間通用時，充電電纜和車輛之間的連接可被有把握地檢測到，因此，充電電纜的連接歷史和充電歷史可受到控制。根據(jù)本發(fā)明第二實施形態(tài)，控制充電電纜的方法包含存儲充電電纜的使用歷史； 檢測充電電纜的使用狀態(tài)；基于檢測到的使用狀態(tài)來更新充電電纜的使用歷史；基于所存儲的使用歷史和基準值，判斷是否已經(jīng)超過充電電纜的使用壽命限制。在第二實施形態(tài)中，當判斷為使用壽命限制已經(jīng)被超過時，可顯示使用壽命限制被超過的指示。在第二實施形態(tài)中，當判斷為已經(jīng)超過使用壽命限制時，可限制車輛的充電。充電電纜的使用狀態(tài)可包含第一耦合器的連接狀態(tài)、第二耦合器的連接狀態(tài)、車輛的充電狀態(tài)中的至少一個。在第二實施形態(tài)中，第一與第二耦合器的連接狀態(tài)以及充電狀態(tài)可基于在充電電纜和車輛之間交換的控制信號來檢測?？刂菩盘枮樵诔潆婋娎|和車輛之間交換的標準化信號。標準化信號可在第二耦合器被連接到外部電源時產(chǎn)生，標準化信號可在第一耦合器被連接到車輛入口時被設置為預定的電位。當?shù)谝获詈掀骱偷诙詈掀鞣謩e被連接到車輛入口和外部電源時，標準化信號可被設置為具有這樣的占空比的振蕩信號其對應于充電電纜的電流承載能力。另外，當振蕩信號產(chǎn)生時，振蕩信號的幅度可從第一幅度變?yōu)榈诙?。通過使用來自外部電源的電力對蓄電裝置的充電操作可在標準化信號的幅度變?yōu)榈诙葧r開始。通過用上面的方法對充電電纜的控制，也可防止充電電纜超出使用壽命限制使用。根據(jù)本發(fā)明的實施形態(tài)，在能由外部電源對用于驅動車輛的蓄電裝置進行充電的電氣車輛用充電電纜中，充電電纜的使用歷史可受到控制，充電電纜可被有把握地防止超出使用壽命限制使用。


參照附圖，由下面對示例性實施例的介紹，將會明了本發(fā)明的前述以及進一步的目的、特征和優(yōu)點，在附圖中，類似的標號用于表示類似的元件，其中圖1為根據(jù)本發(fā)明一實施例的充電系統(tǒng)的原理圖；圖2為一示例圖，其詳細示出了圖1的充電機構；圖3為一圖表，其示出了圖2的控制導頻電路產(chǎn)生的導頻信號的示例性波形；圖4為當充電開始時導頻信號CPLT、開關SW1、開關S2的定時圖；圖5為一功能框圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明一實施例的充電電纜使用歷史控制的配置；圖6A和6B為流程圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明一實施例的充電電纜充電歷史控制的控制過程；
圖7為一電路圖，其示出了圖1所示的電動機驅動裝置的典型構造；以及圖8為一電路圖，其示出了使用圖7的電動機驅動裝置的示例性充電構造。
具體實施例方式下面將參照附圖詳細介紹本發(fā)明的實施例。附圖中相同或等同的部件用同樣的標號表示，不再重復對其進行介紹。圖1為根據(jù)本發(fā)明一實施例的電氣車輛10的充電系統(tǒng)的原理圖。電氣車輛10不限于特定的構造，只要車輛能由來自能由外部電源充電的蓄電裝置的電力驅動。電氣車輛 10包括例如混合動力車、電氣車輛、燃料電池車輛。如圖1所示，電氣車輛10包含蓄電裝置150，其存儲用于驅動車輛的電力；電動發(fā)電機(下面也稱為“MG”)120，其產(chǎn)生驅動力；電動機驅動裝置180，其通過使用存儲在蓄電裝置150中的電力來驅動MG 120 ；車輪130，MG 120產(chǎn)生的驅動力被傳送于其上；電子控制裝置(下面也稱為“E⑶”)170，其控制電氣車輛10的整體運行。另外，電氣車輛10包含車輛入口 270，其被設置在電氣車輛10的車體上，以便由外部電源對蓄電裝置150充電；繼電器190 ；電力轉換器160，其用于由外部電源對蓄電裝置150充電。電力轉換器160由電力線ACLl和ACL2通過繼電器190連接到車輛入口 270。 電力轉換器160也被連接到蓄電裝置150。電壓傳感器182被設置在電力線ACLl和電力線 ACL2之間。由電壓傳感器182檢測的電壓(來自外部電源的電壓)被輸入到ECU 170。從充電電纜300側輸出的電纜連接信號PISW和導頻信號CPLT通過車輛入口 270輸入到E⑶ 170。蓄電裝置150為蓄電元件，其能充電和放電。蓄電裝置150由二次電池構成，例如鋰離子電池和鎳氫電池，或由電容器構成，例如電氣雙層電容器。蓄電裝置150還包含電壓傳感器(未示出)，其被設置在連接到蓄電裝置150的電力線上；電流傳感器(未示出)， 其在正端子或負端子上被設置在電力線上。由電壓傳感器和電流傳感器檢測到的輸出電壓和電流信號被輸入到E⑶170。電力轉換器160由E⑶170控制，將從外部電源402經(jīng)由充電電纜300、車輛入口 270、電力線ACLl與ACL2、繼電器190傳送的電力轉換為對蓄電裝置150充電的DC電力。 蓄電裝置150可通過使用來自外部電源402的饋送電力直接充電。在這種情況下，電力轉換器160不是必需的。電力驅動裝置180由E⑶170控制，并將蓄電裝置150存儲的電力轉換為對MG 120進行驅動的電力。典型地，MG 120由永磁體型的三相同步電動機構成，電動機驅動裝置 180由三相變換器構成。MG 120的輸出轉矩通過動力分割機構和減速齒輪(未示出)傳送到車輪130，以便推進電氣車輛10。MG 120可通過車輪130的旋轉力在電氣車輛10的再生制動過程中產(chǎn)生電力。所產(chǎn)生的電力可借助電動機驅動裝置180對蓄電裝置150充電。除MG 120外，在設置了發(fā)動機(未示出)的混合動力車中，發(fā)動機和MG 120協(xié)作以產(chǎn)生用于驅動車輛的必需的力。蓄電裝置150可通過使用由發(fā)動機旋轉產(chǎn)生的電力充電。充電電纜300包含車輛側的充電連接器310 ；外部電源側的插頭320 ；充電電路中斷裝置(下面也稱為“CCID “)330;電氣線路部分340，其對裝置進行連接以傳送電力和控制信號。電氣線路部分340包含電氣線路部分340a，其連接插頭320和CCID 330 ；電氣線路部分340b，其連接充電連接器310和CCID 330。充電連接器310作為“第一耦合器”， 插頭320作為“第二耦合器”。CCID 330作為“控制裝置”。在外部電源側，充電電纜300通過充電電纜300的插頭320連接到外部電源 402(例如系統(tǒng)電源)的電力插座400。設置在電氣車輛10的車體上的車輛入口 270與車輛側上的充電電纜300的充電連接器310連接，電氣車輛10由外部電源402充電。充電連接器310具有限制開關312，其檢測充電連接器310的連接。當車輛入口 270和充電連接器310連接時，限制開關312閉合。限制開關312的一端連接到在車輛側和外部電源側接地的充電電纜300中的控制線路，另一端通過充電連接器310連接到車輛側上的E⑶170。當限制開關312閉合時，電纜連接信號PISW被輸入到E⑶170。。CCID 330包含CCID繼電器332和控制導頻電路334。CCID繼電器332設置在充電電纜的電力線對上?？刂茖ьl電路334控制CCID繼電器332的開通/關斷操作。當CCID 繼電器332被關斷時，電路在充電電纜中中斷。另一方面，當CCID繼電器332被開通時，電力可從外部電源402供到電氣車輛10?？刂茖ьl電路334通過充電連接器310和車輛入口 270向車輛的E⑶170輸出導頻信號CPLT。導頻信號CPLT為這樣的信號其從控制導頻電路334向車輛的E⑶170通知充電電纜的額定電流。另外，導頻信號CPLT被用作用于ECU 170的信號，以便基于由ECU 170操作的導頻信號CPLT的電位遠程操作CCID繼電器332?；趯ьl信號CPLT的電位變化，控制導頻電路334控制CCID繼電器332的開通/關斷操作。也就是說，導頻信號CPLT 在ECU 170和CCID 330之間被傳送和接收。圖2詳細示出了圖1的充電機構。參照圖2，除了 CCID繼電器332和控制導頻電路334之外，CCID 330包含磁體線圈606 ；漏電檢測器608 ；CCID控制部分610 ；電壓傳感器650 ；電流傳感器660?？刂茖ьl電路334包含振蕩器602、電阻元件R1、電壓傳感器604。盡管未示出，CCID控制部分610包含中央處理單元(CPU)、存儲裝置、輸入-輸出緩沖器、顯示器。CCID控制部分610在多個傳感器和控制導頻電路334之間輸入和輸出信號，并控制充電電纜300的充電操作。當由電壓傳感器604檢測到的導頻信號CPLT的電位接近規(guī)定的電位Vl (例如 12V)時，振蕩器602輸出非振蕩信號。當導頻信號CPLT的電位從Vl下降時，振蕩器602輸出振蕩信號，其以規(guī)定的頻率(例如IkHz)和規(guī)定的占空比振蕩。導頻信號CPLT的電位可由車輛側的E⑶170如下所述地控制。占空比根據(jù)可從外部電源402通過充電電纜供到車輛的額定電流設置。圖3示出了由圖2的控制導頻電路334產(chǎn)生的導頻信號CPLT的示例性波形。參照圖3，當導頻信號CPLT的電位如上所述從Vl下降時，導頻信號CPLT以規(guī)定的頻率T振蕩。導頻信號CPLT的脈沖寬度Ton基于能從外部電源402經(jīng)由充電電纜300供到電氣車輛10的額定電流來設置。也就是說，根據(jù)由脈沖寬度Ton與頻率T之比指示的占空比，從控制導頻電路334通過使用導頻信號CPLT向電氣車輛10的ECU 170通知額定電流。額定電流對于各個充電電纜是特有的。不同類型的充電電纜對于不同的電流是額定的。相應的，各個充電電纜具有導頻信號CPLT的不同的占空比?；谕ㄟ^控制導頻信號Ll接收的導頻信號CPLT的占空比，車輛E⑶檢測可通過充電電纜300供給的額定電流。再次參照圖2，在導頻信號CPLT的電位由E⑶170減小到近似為規(guī)定的電位 V3(例如6V)時，控制導頻電路334將電流供到磁體線圈606。如果電流從控制導頻電路 334被供給，磁體線圈606產(chǎn)生電磁力，并致動CCID繼電器332。漏電檢測器608檢測漏電，并在CCID 330中被設置在充電電纜的電力線對中。具體而言，漏電檢測器608檢測在電力線對的各個方向流動的電力的平衡。當電流之間的平衡喪失時，漏電檢測器608檢測到漏電發(fā)生。盡管圖中未示出，當漏電檢測器608檢測到漏電時，到磁體線圈606的電力供給中斷，CCID繼電器332關斷，電壓傳感器650檢測到充電電纜300的插頭插入電力插座400并因此連接到外部電源402，并將該狀態(tài)通知CCID控制部分。電流傳感器660檢測流經(jīng)電力線的充電電流，因此檢測到從外部電源402到電氣車輛10的充電實際開始。于是，電流傳感器將該狀態(tài)通知 CCID控制部分610。CCID控制部分610的細節(jié)將在后面介紹。車輛ECU 170包含電阻電路502、輸入緩沖器504、輸入緩沖器506、CPU 508。電阻電路502包含下拉電阻器R2、下拉電阻器R3、開關SWl、開關SW2。下拉電阻器R2和開關 Sffl串聯(lián)連接在導頻信號CPLT通過其傳送的控制導頻線Ll和車輛地512之間。下拉電阻器R3和開關SW2也串聯(lián)連接在控制導頻線Ll和車輛地512之間。開關SWl和SW2各自根據(jù)來自CPU 508的控制信號Sl和S2開通或關斷。電阻電路502用于控制來自車輛的導頻信號CPLT的電位。也就是說，當連接器 310連接到車輛入口 270時，開關SW2根據(jù)控制信號S2致動，電阻電路502使用下拉電阻器R3將導頻信號CPLT的電位降低到電位V2(例如9V)。當關于繼電器熔接的檢查和其他過程在電氣車輛10上結束時，開關SWl根據(jù)控制信號Sl致動，電阻電路502的下拉電阻器 R2和R3將導頻信號CPLT的電位降低到規(guī)定的電位V3 (例如6V)。通過這種方式，當電阻電路502控制導頻信號CPLT的電位時，E⑶170遠程控制CCID繼電器332。如果導頻信號CPLT的電位從OV變?yōu)橐?guī)定電位VI，CCID控制部分610檢測到充電電纜300的插頭320連接到電力插座400。如果導頻信號CPLT的電位從規(guī)定電位Vl變?yōu)橐?guī)定電位V2，CCID控制部分610檢測到充電電纜300的充電連接器310連接到電氣車輛10 的車輛入口 270。輸入緩沖器504接收控制導頻線Ll的導頻信號CPLT，并將接收到的導頻信號 CPLT輸出到CPU 508。輸入緩沖器506接收來自連接到充電連接起310的限制開關312的信號線L3的電纜連接信號PISW，并將接收到的電纜連接信號PISW輸出到CPU 508。電壓由E⑶170施加到信號線L3，使得當連接器310連接到車輛270且限制開關312開通時，信號線L3的電位達到接地電平。也就是說，當連接器310被連接到車輛入口 270時，電纜連接信號PISW被設置在邏輯低電平，當連接器310不連接到車輛入口 270時，被設置為邏輯高電平?；陔娎|連接信號PISW和導頻信號CPLT，CPU 508判斷外部電源402是否連接到電氣車輛10。具體而言，基于從輸入緩沖器506接收的電纜連接信號PISW，CPU 508檢測車輛入口 270和連接器310之間的連接，基于從輸入緩沖器504接收的導頻信號CPLT存在
9或不存在，檢測插頭320和電力插座400之間的連接。如果基于電纜連接信號PISW判斷為連接器310連接到車輛入口 270，CPU 508致動控制信號S2。相應地，導頻信號CPLT的電位從Vl降低，因此，導頻信號CPLT振蕩。于是，基于導頻信號CPLT的占空比，CPU508檢測能從外部電源402供到電氣車輛10的額定電流。當額定電流被檢測到時，CPU 508致動控制信號Si。相應地，導頻信號CPLT的電位降低到V3，CCID繼電器332在CCID 330中致動。于是，CPU 508致動繼電器190 (圖1)。 AC電流被外部電源402給與用于充電的電力轉換器160(圖1)。通過這種方式，完成從外部電源402對蓄電裝置150(圖1)充電的準備。當CPU 508將控制信號輸出到電力轉換器 160(圖1)以便對電力進行轉換時，蓄電裝置150(圖1)被充電。參照圖4介紹導頻信號CPLT的電位變化。圖4為當充電開始時導頻信號CPLT、開關SW1、開關SW2的定時圖。參照圖4和2，當充電電纜300的插頭320在時刻tl連接到外部電源402的電力插座400時，通過接收來自外部電源402的電力，控制導頻電路334產(chǎn)生導頻信號CPLT。在時刻tl，充電電纜300的連接器310不連接到車輛入口 270。導頻信號CPLT的電位為Vl (例如12V)，導頻信號CPLT不振蕩。通過檢測到導頻信號CPLT的電位變?yōu)閂I， CCID控制部分610可檢測到插頭320連接到電力插座400。當連接器310在時刻t2連接到車輛入口 270時，基于電纜連接信號PISW檢測到連接器310和車輛入口 270之間的連接。相應地，CPU 508致動開關SW2。于是，導頻信號 CPLT的電位通過電阻電路502的下拉電阻器R3下降到V2 (例如9V)當導頻信號CPLT的電位已經(jīng)下降到V2時，CCID控制部分610檢測到連接器310 連接到車輛入口 270。在時刻t3，控制導頻電路334振蕩導頻信號CPLT。當導頻信號CPLT振蕩時，CPU 508基于導頻信號CPLT的占空比來檢測額定電流。 當充電控制的車輛側準備完成時，CPU 508在時刻t4致動開關SWl。于是，導頻信號CPLT 的電位進一步被電阻電路502的下拉電阻器R2和R3下降到V3 (例如6V)。當導頻信號CPLT的電位已經(jīng)下降到V3時，電流從控制導頻電路334供到磁體線圈696，CCID 330的繼電器332被致動。于是，通過如上面所介紹的CPU 508的控制，蓄電裝置150從外部電源402充電。圖4所示導頻信號CPLT的電位變化是由SAE標準化的。因此，即使汽車的制造商和型號不同，充電保持在同樣的電位變化。因此，同樣的電纜可在不同的車輛型號和不同的車輛制造商之間通用。上面的介紹顯示出這樣的實例外部電源側的插頭320在車輛側充電連接器310 之前被連接。然而，如果車輛側的充電連接器310在外部電源側的插頭320之前被連接，在確定由CCID 330傳送的導頻信號CPLT的接收后，電氣車輛10側的CPU 508致動開關SW2， 因此，導頻信號CPLT的電位以與上面關于圖4介紹的相同的方式變化。如下面所介紹的，當充電電纜的使用壽命限制被超過時，充電受到限制。如果導頻信號CPLT的電位在圖4的時刻t3下降到V2，控制導頻電路334根據(jù)限制充電的命令不振蕩導頻信號CPLT。于是，CPU 508不基于導頻信號CPLT的占空比檢測額定電流，相應地，不致動開關SW1。結果，蓄電裝置150不從外部電源402充電。
參照圖5的功能框圖來介紹根據(jù)本發(fā)明一實施例由充電電纜300的CCID控制部分610執(zhí)行的使用歷史控制。參照圖5，CCID控制部分610包含檢測部分611、判斷部分612、存儲部分613、顯示控制部分614、命令輸出部分615。各個功能塊通過執(zhí)行存儲在CCID控制部分610的CPU(未示出)中的程序來進行。這些功能塊中的各個可通過為實現(xiàn)與各個塊對應的功能安裝的對應的電子電路(硬件)來進行。檢測部分611接收來自電壓傳感器604的導頻信號CPLT的電位的檢測信號和來自電壓傳感器605的外部電源402的電壓檢測信號。檢測部分611基于輸入信號來檢測充電連接器310和插頭320的連接狀態(tài)，基于檢測結果更新連接歷史信息和充電歷史信息。具體而言，檢測部分611更新計數(shù)值，其為作為連接歷史信息的連接次數(shù)和連接時間以及作為充電歷史信息的充電計數(shù)和充電持續(xù)時間。也就是說，在存儲在存儲部分613中的先前連接計數(shù)、連接持續(xù)時間、充電計數(shù)、充電持續(xù)時間的相應的計數(shù)值中，檢測部分611累積計數(shù)值，并將這些值作為累積值重新存儲在存儲部分613中。對于連接計數(shù)、連接持續(xù)時間、充電計數(shù)、充電累積時間中的每一個，判斷部分612 將累積歷史信息與使用壽命限制的上限值進行比較。于是，判斷部分612判斷連接計數(shù)的累積值是否超過使用壽命限制。當檢測部分611檢測到導頻信號CPLT的電位從OV到Vl的變化時(換句話說，當檢測部分611檢測到CCID 330被供以電力時)，CCID控制部分610檢測到外部電源402和插頭320連接。當檢測部分611檢測到電位從Vl變到V2時，CCID控制611部分檢測到充電連接器310連接到電氣車輛10。通過使用電壓傳感器650的電源電壓檢測信號，CCID控制部分可檢測外部電源402上的連接。另外，與電氣車輛10的連接可通過檢測CCID繼電器332的開關信號(未示出)或限制開關312的開關信號(未示出)來檢測。通過檢測導頻信號CPLT的電位從V2變?yōu)閂3，CCID控制部分610可檢測到充電實際開始。充電次數(shù)的累積和充電時間的計算和累積可基于這種檢測進行。盡管圖5未示出，CCID控制部分610可被配置為，CCID控制部分610檢測由電流傳感器660檢測的實際充電電流，于是，判斷為充電實際開始。如果充電操作的開始使用導頻信號CPLT的電位變化檢測，電流傳感器660不是必需的。如上面所介紹，導頻信號CPLT為標準化信號。也就是說，通過基于導頻信號CPLT 的電位變化檢測連接，即使同一充電電纜用于來自不同制造商的不同汽車，連接可被檢測到。如上面所介紹，通過控制連接計數(shù)，可控制主要由于連接和斷開電纜造成的耦合器和電纜的機械劣化。通過控制連接時間、充電計數(shù)、充電時間，由于通電引起的電纜的熱劣化和繼電器觸點的電氣劣化可受到控制。當判斷部分612判斷為連接次數(shù)超過使用壽命限制時，顯示控制部分614通過顯示器(未示出)——例如附著到CCID 330體的LCD顯示器——通知用戶充電電纜300已經(jīng)達到使用壽命限制。發(fā)光二極管(LED)或燈可被設置在屏幕顯示器的旁邊，以便作為靜態(tài)光、閃光、或熄滅地指示該狀態(tài)。另外，其可通過使用無線電或其它通信在外部終端上顯示。 不僅限于上面介紹的可視通知方法，可聽通知方法——例如蜂鳴器和鐘聲——也可同時使用。如果使用屏幕顯示，屏幕上所顯示的內(nèi)容不僅是使用壽命限制。例如，累積連接計數(shù)、 剩余連接次數(shù)以及多種警示和狀態(tài)可總是在顯示器上顯示。命令輸出部分615向控制導頻電路334輸出管制充電的信號。具體而言，當連接計數(shù)超過使用壽命限制時，命令輸出部分615可輸出停止導頻信號CPLT的振蕩的信號或關斷CCID繼電器332的信號。如果導頻信號CPLT不振蕩，電氣車輛10的CPU 508不識別出額定電流。相應地，開關SWl不致動，結果，CCID繼電器332不致動。CCID繼電器332還根據(jù)強制解除致動CCID繼電器332的信號來中斷電力線，使得充電不開始。因此，充電以這種方式受到管制。如上所述，CCID控制部分610控制充電電纜300的使用歷史，在超過使用壽命限制時通知用戶，并進行充電的管制。圖6A、6B為流程圖，其示出了圖5的使用歷史控制的控制過程。圖6A、6B所示流程圖通過以預定間隔(例如100ms)執(zhí)行存儲在CCID控制部分610中的程序來進行，CCID 控制部分610為根據(jù)當前實施例的控制裝置。參照圖6A與6B，介紹示出了通過存儲在CCID控制部分610中的程序執(zhí)行的控制過程的流程圖。如上所述，基于由車輛側的電阻電路502控制的導頻信號CPLT的電位，可以判斷充電電纜是否連接以及充電是否開始。在步驟700(下面，步驟表示為“S”)中，CCID控制部分610基于來自控制導頻電路334的信號檢測導頻信號CPLT的電位。在S710中，CCID控制部分610判斷導頻信號CPLT的電位是否等于V3，換句話說， 充電是否已經(jīng)開始。如果充電已經(jīng)開始(3710中的是)，過程進行到5820、5830、5770、5840、 S780，于是，CCID繼電器332被致動為繼續(xù)充電。于是，充電計數(shù)和充電持續(xù)時間被累積。 另一方面，如果充電尚未開始(S710中的否)，過程進行到S720，于是，充電電纜的連接狀態(tài)被如下所述地檢測。在S720中，CCID控制部分610判斷連接歷史信息(連接次數(shù)和時間)和充電歷史信息(充電次數(shù)和時間)是否超過特定的上限值。如果任何計數(shù)超過上限值(S720中的否)，過程進行到S800，使用壽命限制的超過被顯示在顯示器上，以便通知用戶，因為充電電纜超過其壽命限制，故不能使用。于是，過程進行到S810，CCID控制部分610向控制導頻電路334輸出信號，該信號禁止導頻信號CPLT振蕩，禁止CCID繼電器332開通，以便對充電進行管制。在S840中，CCID控制部分610累積連接時間，在S780中，CCID控制部分610 顯示各個計數(shù)的當前值以及指示使用壽命接近限制的警示。于是，過程返回到主程序。步驟780可被省略。在S720中，如果所有計數(shù)為上限值以下(S720中的是)，CCID控制部分610判斷為充電電纜300在使用壽命限制范圍內(nèi)并因此可用，于是，過程進行到S730。在S730中，CCID控制部分610判斷導頻信號CPLT的電位是否已經(jīng)變?yōu)閂I。如果電位已經(jīng)變?yōu)閂l (S730中的是)，這表示插頭320已經(jīng)連接到外部電源。相應地，在S790 中，一數(shù)量被加到電源側連接次數(shù)的計數(shù)，連接時間在S840中累積，結果在S780中顯示。在S730中，如果導頻信號CPLT的電位保持在Vl或不是Vl (S730中的否)，過程進行到S740，以便判斷導頻信號CPLT的電位是否已經(jīng)變到V2。如果導頻信號CPLT的電位變到V2(S740中的否)，指示充電連接器340在充電時
12連接到車輛入口 270。相應地，車輛側連接計數(shù)在S750中增加1。充電電纜300連接到外部電源和車輛二者。在S760中，CCID控制部分610輸出信號334，以通知控制導頻電路導頻信號CPLT可振蕩。這里，當完成車輛側充電準備時，電氣車輛10的E⑶170將導頻信號CPLT的電位變?yōu)閂3。此后，連接時間在S840中累積，結果在S780中顯示在顯示器上，過程返回到主程序。在S740中，如果導頻信號CPLT的電位不在充電時從Vl變到V2 (在否的情況下)， 指示充電連接器301未連接到車輛，或充電連接器310連接但充電未開始。因此，過程進行到S840，在那里，累積連接時間，在S780中，結果在顯示器上顯示，于是，過程返回到主程序。在S710中，如果導頻信號CPLT的電位為V3(在是的情況下)，CCID控制部分610 判斷為充電已經(jīng)開始或正在進行。相應地，過程進行到S820。在S820中，CCID控制部分判斷導頻信號CPLT的電位是否在充電時從V2變?yōu)閂3， 也就是說，充電是否開始或正在進行。如果這是開始充電時(S820中的是)，CCID控制部分 610在S830中增大充電計數(shù)，于是，在S770中，CCID控制部分610將命令信號輸出到控制導頻電路334，以便開啟CCID繼電器332。相應地，充電開始。如果充電繼續(xù)(S820中的否)，過程跳過S830并進行到S770。在S770中，CCID控制部分610繼續(xù)輸出命令信號，以便開通CCID繼電器332。此后，過程進行到S840，以便累積充電時間，最終，在S780中，計數(shù)值在顯示器上顯示，過程返回到主程序。如上所述，根據(jù)本發(fā)明一實施例的使用歷史控制——其類似于圖5的控制——也可由執(zhí)行圖6A和6B的流程圖的控制的CCID控制部分610執(zhí)行。如上所述，根據(jù)當前實施例的用于電氣車輛的充電電纜和控制充電電纜的方法使得車輛充電歷史(充電次數(shù)和時間)控制成為可能，并使連接歷史(連接次數(shù)和時間)控制成為可能，其為充電電纜的使用歷史。相應地，可防止使用充電電纜超過其使用壽命限制。在當前實施例中，連接次數(shù)、連接時間、充電計數(shù)、充電時間的歷史作為使用歷史信息受到控制。然而，不是在所有這些項目上的控制都是本質的。這些項目可對于歷史部分地受到控制。(電動機驅動裝置和用于充電的電力轉換器的結構的變型)基于上述介紹，在本發(fā)明的實施例中，圖1所示電動機驅動裝置180和電力轉換器 160不限于本發(fā)明應用的任何特定電路構造。下面，將介紹電動機驅動裝置180的典型構造。參照圖7，電動機驅動裝置180包含轉換器CNV，其對輸出電壓(直流電壓)進行升壓；平滑電容器⑶，其對由轉換器CNV輸出的直流電壓進行平滑；變換器INVl和INV2，其將平滑電容器CO保持的直流電壓轉換為交流電壓。兩個電動發(fā)電機MGl和MG2分別與變換器INVl和INV2對應地設置。轉換器CNV包含電抗器LlO ；半導體開關元件Ql與Q2 ；反并聯(lián)二極管Dl與D2， 其與半導體開關元件Ql、Q2并聯(lián)連接。通過半導體開關元件Ql與Q2的開關操作，轉換器 CNV可被運行為升壓斬波器。也就是說，施加到平滑電容器CO的電壓或轉換器的輸出電壓可通過半導體開關元件Ql與Q2的占空比控制來改變。變換器INVl為傳統(tǒng)的三相變換器，其包含半導體開關元件Ql 1-Q16以及反并聯(lián)二極管D11-D16。類似地，變換器INV2為傳統(tǒng)的三相變換器，其包含半導體開關元件Q21-Q26 以及反并聯(lián)二極管D21-擬6。電動發(fā)電機MGl與MG2各自連接到發(fā)動機(未示出)和動力分割機構(未示出)。 以與圖1所示MG120相同的方式，電動發(fā)電機MG2產(chǎn)生用于車輪130的驅動力。也就是說，在圖7所示的構造中，車輪130的驅動力可由發(fā)動機和電動發(fā)電機MG2 產(chǎn)生。另外，當電氣車輛10處于再生制動時，電動發(fā)電機MG2產(chǎn)生電力。通過再生制動產(chǎn)生的電力被變換器INV2轉換為直流電壓。轉換得到的直流電壓被施加到平滑電容器C0，并通過轉換器CNV對蓄電裝置150充電。電動發(fā)電機MGl由發(fā)動機的旋轉力驅動并運行為發(fā)電機。當電動機起動時，電動發(fā)電機MGl也可運行為發(fā)動機起動器的電動機。如果動力分割機構還包含行星齒輪機構， 連續(xù)變速機構也可得到配置，使得電動發(fā)電機MGl與MG2的旋轉數(shù)和發(fā)動機速度之間的比可以可變地受到控制。因此，可適當?shù)卦O置發(fā)動機的運行點。蓄電裝置150可通過使用圖8所示配置來充電，其中，電動機驅動裝置180以與圖 7相同的方式構造。在圖8的配置中，不像圖1，電動發(fā)電機MGl的中性點NPl和電動發(fā)電機 MG2的中性點NP2與外部電源402連接，外部電源402具有單相電流，沒有電力轉換器160。在這種情況下，將來自外部電源402的交流電壓轉換為直流電壓的電力轉換器由電動發(fā)電機MGl與MG2的電抗器部件(線圈)以及變換器NVl與INV2構成。如上所述，電力轉換器160可由電動機驅動裝置180構造。具體而言，圖1中的電力線ACLl與ACL2可通過繼電器190分別連接到中性點NPl 與 NP2。根據(jù)當前實施例的充電電纜以及控制充電電纜的方法可應用于圖8所示的構造。 因此，由于充電電纜的使用歷史可受到控制，可以以與上面介紹的相同的方式防止充電電纜的使用超過使用壽命限制。應當明了，這里介紹的實施例在所有方面僅僅是說明性的，不應被看作限制。本發(fā)明的范圍不由上面的說明限制，而是由所附權利要求限制，本發(fā)明旨在覆蓋落入權利要求范圍的所有變型和修改。
權利要求
1.一種用于電氣車輛的充電電纜，設置在車輛中并用于驅動車輛的蓄電裝置通過該充電電纜從外部電源充電，該充電電纜包含第一耦合器，其將充電電纜連接到設置在車輛中的車輛入口 ；第二耦合器，其將充電電纜連接到外部電源；控制裝置，其控制充電電纜的使用歷史，其中，控制裝置包含存儲部分，其存儲充電電纜的使用歷史；檢測部分，其檢測充電電纜的使用狀態(tài)，并基于所檢測到的使用狀態(tài)來更新使用歷史；判斷部分，其基于所存儲的使用歷史以及基準值來判斷是否已超過充電電纜的使用壽命限制；以及電氣線路部分，其被設置在第一耦合器與控制裝置之間以及第二耦合器與控制裝置之間，電力以及控制信號通過所述電氣線路部分傳送。
2.根據(jù)權利要求1的充電電纜，其中，控制裝置還包含顯示控制部分，其在判斷部分判斷為已超過充電電纜的使用壽命限制時，指示已超過使用壽命限制。
3.根據(jù)權利要求1或權利要求2的充電電纜，其中，控制裝置還包含命令輸出部分，其在判斷部分判斷為已超過充電電纜的使用壽命限制時發(fā)送命令以限制車輛的充電。
4.根據(jù)權利要求1-3中任意一項的充電電纜，其中，充電電纜的使用狀態(tài)包含第一耦合器的連接狀態(tài)、第二耦合器的連接狀態(tài)、車輛的充電狀態(tài)中的至少一個。
5.根據(jù)權利要求4的充電電纜，其中，基于通過電氣線路部分在控制裝置和車輛之間交換的控制信號，檢測部分檢測充電狀態(tài)以及第一耦合器和第二耦合器的連接狀態(tài)。
6.根據(jù)權利要求1-5中任意一項的充電電纜，其中，控制信號為通過電氣線路部分在控制裝置和車輛之間交換的標準化信號，該標準化信號在第二耦合器被連接到外部電源時產(chǎn)生，并且，該標準化信號在第一耦合器被連接到車輛入口時設置到預定的電位。
7.根據(jù)權利要求1-5中任意一項的充電電纜，其中，控制信號為通過電氣線路部分在控制裝置和車輛之間交換的標準化信號，當?shù)谝获詈掀骱偷诙詈掀鞣謩e被連接到車輛入口和外部電源時，控制裝置將控制信號設置為具有與充電電纜的電流承載能力對應的占空比的振蕩信號，且當振蕩信號被產(chǎn)生時，車輛開始由來自外部電源的電力對蓄電裝置充電。
8.根據(jù)權利要求7的充電電纜，還包含繼電器，其被設置在電氣線路部分的電力路徑中，其中，當標準化信號被設置為振蕩信號時，標準化信號的幅度由車輛從第一幅度改變?yōu)榈诙?，一旦標準化信號的幅度已?jīng)改變?yōu)榈诙葧r，相應地，控制裝置閉合繼電ο
9.一種控制用于電氣車輛的充電電纜的方法，設置在車輛中并對車輛進行驅動的蓄電裝置通過該充電電纜由外部電源充電，其中，充電電纜包含第一耦合器和第二耦合器，第一耦合器將充電電纜連接到車輛中的車輛入口，第二耦合器將充電電纜連接到外部電源，該方法包含存儲充電電纜的使用歷史；檢測充電電纜的使用狀態(tài)；基于所檢測到的使用狀態(tài)來更新使用歷史；以及基于所存儲的使用歷史以及基準值，判斷是否已超過充電電纜的使用壽命限制。
10.根據(jù)權利要求9的方法，其還包含當判斷為已超過使用壽命限制時，顯示使用壽命限制被超過的指示。
11.根據(jù)權利要求9或權利要求10的方法，其還包含當判斷為已超過使用壽命限制時，限制車輛的充電。
12.根據(jù)權利要求9-11的方法，其中，充電電纜的使用狀態(tài)包含第一耦合器的連接狀態(tài)、第二耦合器的連接狀態(tài)、車輛的充電狀態(tài)中的至少一個。
13.根據(jù)權利要求12的方法，其還包含基于在充電電纜和車輛之間交換的控制信號，檢測第一耦合器的連接狀態(tài)、第二耦合器的連接狀態(tài)以及車輛的充電狀態(tài)。
14.根據(jù)權利要求13的方法，其中，控制信號為在充電電纜和車輛之間交換的標準化信號，標準化信號在第二耦合器被連接到外部電源時產(chǎn)生，并在第一耦合器被連接到車輛入口時被設置在預定的電位。
15.根據(jù)權利要求13或權利要求14的方法，其中，控制信號為在充電電纜和車輛之間交換的標準化信號，當?shù)谝获詈掀骱偷诙詈掀鞣謩e被連接到車輛入口和外部電源時，標準化信號被設置為具有與充電電纜的電流承載能力對應的占空比的振蕩信號，當振蕩信號被產(chǎn)生時，振蕩信號的幅度從第一幅度變?yōu)榈诙?，在標準化信號的幅度已變?yōu)榈诙葧r，開始由來自外部電源的電力對蓄電裝置的充電。
全文摘要
充電電纜用于從外部電源對電氣車輛中的蓄電裝置充電，通過CCID控制充電電纜的使用歷史，在外部監(jiān)視器上顯示警示，并在已經(jīng)超過充電電纜的使用壽命限制時對充電進行管制。
文檔編號H01B9/00GK102216961SQ200980145793
公開日2011年10月12日 申請日期2009年11月17日 優(yōu)先權日2008年11月17日
發(fā)明者塚本節(jié), 市川真士, 森茂生 申請人:豐田自動車株式會社, 矢崎總業(yè)株式會社