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公開番号2021005975
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210114
出願番号2019119641
出願日20190627
発明の名称車両
出願人株式会社SUBARU
代理人個人,個人
主分類B60L 3/04 20060101AFI20201211BHJP(車両一般)
要約【課題】衝突時に平滑コンデンサが放電される確実性を高めることで、安全性の向上を図る。
【解決手段】本発明に係る車両は、走行用のモータを有する車両であって、モータの駆動電源として用いられるバッテリと、バッテリに並列接続された平滑コンデンサと、平滑コンデンサに並列接続された際に平滑コンデンサの充電電荷を放電可能に構成された放電部と、車両への物体衝突を検出する衝突検出部と、衝突検出部により物体衝突が検出されたことに応じて、放電部を非電気的動力により移動させて平滑コンデンサに並列接続させる放電制御部とを備える。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項1】
走行用のモータを有する車両であって、
前記モータの駆動電源として用いられるバッテリと、
前記バッテリに並列接続された平滑コンデンサと、
前記平滑コンデンサに並列接続された際に前記平滑コンデンサの充電電荷を放電可能に構成された放電部と、
前記車両への物体衝突を検出する衝突検出部と、
前記衝突検出部により前記物体衝突が検出されたことに応じて、前記放電部を非電気的動力により移動させて前記平滑コンデンサに並列接続させる放電制御部と、を備える
車両。
続きを表示(約 430 文字)【請求項2】
前記放電部は、
前記平滑コンデンサと並列接続された後において、前記平滑コンデンサの放電に伴う通電によっては通電状態が解除されず、前記バッテリからの通電に起因して通電状態が解除される
請求項1に記載の車両。
【請求項3】
前記放電部は、
前記バッテリからの通電に応じて少なくとも一部が変形することで通電状態が解除される
請求項2に記載の車両。
【請求項4】
前記放電部は、
前記バッテリからの通電に応じて少なくとも一部が溶解することで通電状態が解除される
請求項3に記載の車両。
【請求項5】
前記放電部は、
抵抗とヒューズの直列接続回路を有する
請求項4に記載の車両。
【請求項6】
前記平滑コンデンサと並列接続された状態の前記放電部の移動を規制する規制機構を備えた
請求項1から請求項5の何れかに記載の車両。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、走行用のモータを有する車両に関するものであり、特には、モータの駆動電源として用いられるバッテリに並列接続された平滑コンデンサの放電制御に係る技術分野に関する。
続きを表示(約 6,200 文字)【背景技術】
【0002】
自動車等の車両として、走行用のモータを有する電動車両が広く知られている。電動車両においては、モータの駆動電源として用いられる高電圧バッテリに対し平滑コンデンサが並列接続されたものがある。また、電動車両において、高電圧バッテリに対しては、高電圧バッテリを他の回路部分、すなわちモータを駆動するインバータや平滑コンデンサ等を含む他の回路部分から電気的に切り離すことを可能とするためのリレーが設けられている。
このリレーは、例えば車両制御システムの起動や停止を指示するためのスタートスイッチのOFF操作(システム停止の指示操作)等、運転者による所定操作に応じて車両が動作状態から動作停止状態に切り替えられる際にOFFされ、これにより高電圧バッテリが他の回路部分に対して電気的に切り離される。また、リレーは、このような運転者による操作に応じた動作停止時以外にも、車両への物体衝突が検出された際にOFFされ、これにより漏電や感電等に対する安全性の向上が図られる。
【0003】
なお、関連する従来技術については下記特許文献1から特許文献3を挙げることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
WO2013/21445
特開2010−176864号公報
特開2012−61934号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ここで、車両への物体衝突が生じた場合、車両は走行中であった可能性が高く、平滑コンデンサは充電された状態にある可能性が高い。このため、上記のように物体衝突の検出に応じて高電圧バッテリのリレーがOFFされた際には、平滑コンデンサが放電されず充電電荷が残留する虞があり、漏電や感電等のリスクが生じ得る。
このため、車両への物体衝突が検出された場合には、平滑コンデンサの充電電荷を放電することが望ましいが、この際、安全性を高める上では、平滑コンデンサの放電は確実に行われるべきである。
【0006】
そこで、本発明では、衝突時に平滑コンデンサが放電される確実性を高めることで、安全性の向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明に係る車両は、走行用のモータを有する車両であって、前記モータの駆動電源として用いられるバッテリと、前記バッテリに並列接続された平滑コンデンサと、前記平滑コンデンサに並列接続された際に前記平滑コンデンサの充電電荷を放電可能に構成された放電部と、前記車両への物体衝突を検出する衝突検出部と、前記衝突検出部により前記物体衝突が検出されたことに応じて、前記放電部を非電気的動力により移動させて前記平滑コンデンサに並列接続させる放電制御部と、を備えるものである。
上記のように放電部を移動させて平滑コンデンサに並列接続させるための動力が非電気的動力とされることで、衝突により車両電源が喪失状態となっても放電部による放電を行うことが可能とされる。
【0008】
上記した本発明に係る車両においては、前記放電部は、前記平滑コンデンサと並列接続された後において、前記平滑コンデンサの放電に伴う通電によっては通電状態が解除されず、前記バッテリからの通電に起因して通電状態が解除される構成とすることが可能である。
これにより、衝突後にバッテリ用のリレーがONとされた場合に、バッテリからの出力電流が放電部を介して流れ続けてしまう(つまりショート回路が形成され続けてしまう)ことの防止が図られる。
【0009】
上記した本発明に係る車両においては、前記放電部は、前記バッテリからの通電に応じて少なくとも一部が変形することで通電状態が解除される構成とすることが可能である。
これにより、通電状態を解除するための放電部の変形は、バッテリの電力に基づき実現され、該変形のための動力源を別途に設ける必要がなくなる。
【0010】
上記した本発明に係る車両においては、前記放電部は、前記バッテリからの通電に応じて少なくとも一部が溶解することで通電状態が解除される構成とすることが可能である。
これにより、通電状態を解除するための放電部の変形は、バッテリの電力に基づく溶解により実現され、該変形のための動力を発生させるための例えばアクチュエータ等の動力発生手段を別途に設ける必要がなくなる。
【0011】
上記した本発明に係る車両においては、前記放電部は、抵抗とヒューズの直列接続回路を有する構成とすることが可能である。
これにより、衝突時には抵抗により平滑コンデンサからの放電電流が消費されて平滑コンデンサが適切に放電される。また、衝突後にバッテリ用のリレーがONとなったときは、ヒューズが溶断して放電部の通電状態を解除することが可能とされる。
【0012】
上記した本発明に係る車両においては、前記平滑コンデンサと並列接続された状態の前記放電部の移動を規制する規制機構を備えた構成とすることが可能である。
これにより、車両への物体衝突後における再度の物体衝突等、物体衝突後における車両に対する外乱等に起因して放電部が平滑コンデンサと並列接続された状態から移動してしまうことの防止が図られる。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、衝突時に平滑コンデンサが放電される確実性を高めることで、安全性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
本発明に係る実施形態としての車両の概略構成を示した回路ブロック図である。
実施形態としての放電制御を行うための機構の構成例を示した図である。
図2に示す機構による動作を説明するための図である。
同じく、図2に示す機構による動作を説明するための図である。
実施形態としての放電部に用いるヒューズについての説明図である。
変形例としての放電制御を行うための機構の構成例を示した図である。
図6に示す機構による動作を説明するための図である。
同じく、図6に示す機構による動作を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
<1.車両の概略構成>
図1は、本発明に係る実施形態としての車両1の概略構成を示した回路ブロック図である。なお、図1では、車両1の構成のうち主に本発明に係る要部の構成のみを抽出して示している。
【0016】
実施形態の車両1は、不図示の車輪を駆動するための動力源としてエンジン(不図示)とモータ6とを備えたハイブリッド車として構成されている。
車両1には、モータ6の駆動電源として用いられる第一バッテリ2と、第一バッテリ2を他の回路部分から電気的に切り離すことを可能とするためのスイッチ回路として機能する第一リレーRL1及び第二リレーRL2と、これら第一リレーRL1及び第二リレーRL2を介して第一バッテリ2に対して並列接続された平滑コンデンサC1と、平滑コンデンサC1の両端電圧を入力電圧としてモータ6の駆動信号(駆動電流)を生成してモータ6を駆動するインバータ5とが備えられている。
【0017】
第一バッテリ2は、例えばニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の二次電池による電池セルを複数備えて構成されている。第一バッテリ2の出力電圧は、例えば数百V(ボルト)等、比較的高電圧とされている。
【0018】
第一リレーRL1、第二リレーRL2はそれぞれ電磁継電器であり、第一リレーRL1は、第一バッテリ2の正極側端子と平滑コンデンサC1の正極側端子との間に挿入され、第二リレーRL2は第一バッテリ2の負極側端子と平滑コンデンサC1の負極側端子との間に挿入されている。
【0019】
平滑コンデンサC1は、第一リレーRL1及び第二リレーRL2がON(閉状態)とされて第一バッテリ2と電気的に接続された状態において、第一バッテリ2からの出力電流を平滑化する。該平滑コンデンサC1は、インバータ5におけるスイッチング素子のON/OFFの際、瞬時に大電流を出力可能とするために設けられている。
【0020】
インバータ5は、複数のスイッチング素子を備え、平滑コンデンサC1から入力される直流電流を断続して、三相交流式によるモータ6の各励磁相に対応した3系統の交流駆動電流を生成する。
【0021】
また、車両1には、モータ制御部7、DC/DCコンバータ8、HEV(Hybrid Electric Vehicle)制御ユニット9、コンバータ制御ユニット10、エアバッグ制御ユニット11、衝突センサ12、バス13、第二バッテリ14、独立電源15、点火部16、正極側端子17、及び負極側端子18が備えられている。
【0022】
第二バッテリ14は、例えば鉛蓄電池等の二次電池で構成され、出力電圧は第一バッテリ2よりも低く、例えば略12Vとされている。第二バッテリ14は、例えば車両1のエンジンルーム内の所定位置に配置されている。
第二バッテリ14は、モータ6以外の補機類の駆動電源として用いられる。第二バッテリ14に基づき駆動される補機類としては、HEV制御ユニット9等の各種車載制御ユニットや、衝突センサ12等の各種車載センサ類を挙げることができる。
【0023】
モータ制御部7は、HEV制御ユニット9からの指示に基づきインバータ5における各スイッチング素子のON/OFF動作を制御することでモータ6の駆動制御を行う。
【0024】
DC/DCコンバータ8は、例えば絶縁型のスイッチングコンバータで構成され、平滑コンデンサC1の両端子間電圧を入力し、略12Vに降圧する。DC/DCコンバータ8で得られた降圧電圧は、車両1に設けられた不図示の各種補機類の電源電圧として供給されると共に、第二バッテリ14の充電に用いられる。なお、DC/DCコンバータ8による降圧電圧に基づき駆動される補機類としては、灯具、エアコン、パワーウィンドウ等の各種電装機器を挙げることができる。
【0025】
HEV制御ユニット9、コンバータ制御ユニット10、及びエアバッグ制御ユニット11の各車載制御ユニットは、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)を有するマイクロコンピュータを備えて構成されている。
これらHEV制御ユニット9、コンバータ制御ユニット10、エアバッグ制御ユニット11は、例えばCAN(Controller Area Network )などの所定の車内通信規格に従ったバス13を介して接続されており、該バス13を介して互いに各種信号の送受信や情報共有が可能とされている。
【0026】
エアバッグ制御ユニット11は、衝突センサ12による検出信号に基づき、車両1に設けられたエアバッグの動作制御を行う。本例では、衝突センサ12は車両1に作用する加速度を検出する加速度センサとして構成され、エアバッグ制御ユニット11は該加速度センサによる検出信号に基づき、車両1への物体衝突を検出する。具体的に、エアバッグ制御ユニット11は、加速度センサによる検出信号の値が所定閾値以上であれば、物体衝突有りを表す検出信号(以下「衝突検出信号」と表記)をバス13に送出する。このように送出された衝突検出信号は、HEV制御ユニット9、及びコンバータ制御ユニット10によって受信される。
【0027】
HEV制御ユニット9は、運転者の操作入力やアクセル開度等の車両情報に基づき、モータ制御部7や不図示のエンジン制御ユニット(エンジンの運転制御を行う車載制御ユニット)に対する指示を行って車両1の動作をコントロールする。
HEV制御ユニット9は、アクセル開度値に基づき、運転者によるアクセル操作量に応じた要求トルクT(車輪に出力すべきトルク)を計算し、要求トルクTに対応する要求駆動力により車両1を走行させるためのエンジン、モータ6の動作制御をエンジン制御ユニット、モータ制御部7に実行させる。ハイブリッド車における走行モードとしては、EV(Electric Vehicle)走行モード、及びハイブリッド走行モードがあり、HEV制御ユニット9は、車両1の状態に応じてこれらの走行モードを切り替える。EV走行モード時においてHEV制御ユニット9は、アクセル開度値に基づき計算した要求トルクTに基づきモータ6に要求されるトルク(「要求トルクTb」と表記)を計算し、該要求トルクTbをモータ制御部7に指示してモータ6の動作を制御する。また、ハイブリッド走行モード時においてHEV制御ユニット9は、要求トルクTに基づきエンジンに要求されるトルク(「要求トルクTe」と表記)とモータ6の要求トルクTbとを計算し、要求トルクTeをエンジン制御ユニットに、要求トルクTbをモータ制御部7にそれぞれ指示してエンジン、モータ6の動作を制御する。
【0028】
また、HEV制御ユニット9は、第一リレーRL1及び第二リレーRL2の制御を行う。具体的に、HEV制御ユニット9は、車両制御システムの起動や停止を指示するためのスタートスイッチのOFF操作(システム停止の指示操作)等、運転者による所定操作に応じて車両が動作状態から動作停止状態に切り替えられる際、第一リレーRL1及び第二リレーRL2をOFF(開状態)として第一バッテリ2を他の回路部分から電気的に切り離す。
また、HEV制御ユニット9は、エアバッグ制御ユニット11からの衝突検出信号に基づき物体衝突を検知した場合にも、第一リレーRL1及び第二リレーRL2をOFFとする制御を行う。
ここで、HEV制御ユニット9が電断(動作電源の断絶:電源喪失)や異常の発生により動作停止した場合にも、第一リレーRL1及び第二リレーRL2はOFFとされる。
【0029】
コンバータ制御ユニット10は、DC/DCコンバータ8の動作制御を行う車載制御ユニットとされる。
【0030】
ここで、エアバック制御ユニット11に対しては、独立電源15が設けられている。エアバック制御ユニット11は、第二バッテリ14からの電力供給が途絶えた場合であっても、独立電源15からの電力供給を受けることが可能とされている。独立電源15には、第二バッテリ14よりも小型且つ低出力なバッテリ(例えばボタン電池等)が用いられる。
(【0031】以降は省略されています)

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