-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
1. Technisches Gebiet der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Automobil, das einen Fahrzeugantriebsmotor (Fahrmotor) aufweist. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Elektrofahrzeug, einschließlich eines Hybridfahrzeugs. Es sei angemerkt, dass der hierin verwendete Ausdruck „Automobil” auch ein Brennstoffzellenfahrzeug umfasst.
-
2. Beschreibung des zugehörigen Stands der Technik
-
Ein Fahrzeugantriebsmotor zur Verwendung in Elektrofahrzeugen wird normalerweise durch eine Hochspannung angetrieben, die gleich oder größer als 100 V ist. Ein Ausgang einer Hauptbatterie zum Zuführen von elektrischer Leistung zu dem Fahrzeugantriebsmotor weist ebenfalls eine Hochspannung auf, die gleich oder größer als 100 V ist. Die elektrische Leistung der Hauptbatterie wird zu einer Steuereinrichtung des Fahrzeugantriebsmotors übertragen. In der Steuereinrichtung wird eine elektrische Gleichstromleistung in eine elektrische Wechselstromleistung umgewandelt, woraufhin die elektrische Wechselstromleistung dem Motor zugeführt wird. Die Steuereinrichtung ist normalerweise in einem Abteil bzw. Raum des Automobils (Front- Bzw. Vorderraum/Motorraum) montiert. Die Steuereinrichtung zum Zuführen von elektrischer Antriebsleistung zu dem Motor und zum Steuern des Motors kann gelegentlich „Leistungssteuereinheit” genannt werden. Wenn hierin nicht anderweitig angegeben, wird der Fahrzeugantriebsmotor einfach als „Motor” bezeichnet, und die Steuereinrichtung zum Zuführen der elektrischen Antriebsleistung zu dem Motor und zum Steuern des Motors wird einfach als „Steuereinrichtung” bezeichnet.
-
Es kann ein Fall auftreten, dass die Steuereinrichtung aus dem Raum entfernt bzw. ausgebaut wird, wenn an dem Automobil Instandhaltung ausgeführt wird. Als erstes muss ein Leistungskabel, das mit einem Eingangsanschluss zum Aufnehmen von Leistungszufuhr aus der Hauptbatterie oder einem Ausgangsanschluss zur Leistungszufuhr zu dem Motor in Verbindung steht, ausgebaut werden, um den Ausbau der Steuereinrichtung zu ermöglichen. Im Folgenden wird eine normale Spannung (elektrische Leistung) von 100 V oder mehr zum Antreiben des Motors als „Hochspannung (elektrische Hochspannungsleistung)” bezeichnet, und der Eingangsanschluss/Ausgangsanschluss zum Anschluss der elektrischen Hochspannungsleistungsleitung wird als „Hochspannungsanschluss” bezeichnet. Der Hochspannungsanschluss ist zu Sicherheitszwecken normalerweise mit einem Anschlussschutz bzw. Anschlussdeckel abgedeckt. Beim Ausbau der Steuereinrichtung sollte die Zufuhr von elektrischer Hochspannungsleistung zu der Steuereinrichtung normalerweise unterbunden werden. Indessen ist es bevorzugt, dass die Anschlussabdeckung bzw. der Anschlussdeckel mit einem „interlock” – im Folgenden Sperre bzw. Verriegelung genannt – zum Sicherstellen von mehr positiver Sicherheit eines Arbeiters versehen ist. Mit dem hierin verwendeten Ausdruck „Verriegelung” ist ein Schalter gemeint, der einen Zuführungspfad von elektrischer Energie von der Hauptbatterie zu der Steuereinrichtung in Antwort auf den Ausbau des Anschlussdeckels unterbindet. Allgemein bedeutet der Ausdruck „Verriegelung” eine Vorrichtung, um die Sicherheit des Arbeiters oder einer Einrichtung sicherzustellen, namentlich eine Vorrichtung, um die Einrichtung auszuschalten, wenn nicht eine vorbestimmte Bedingung hergestellt ist. Die hierin erwähnte Verriegelung ist eine Vorrichtung, die durch den Ausbau des Anschlussdeckels ausgelöst wird, so dass ein Zuführungspfad von elektrischer Hochspannungsleistung von der Hauptbatterie zu der Steuereinrichtung unterbrochen wird. Ein Beispiel einer derartigen Verriegelung ist in der japanischen Patentanmeldung Nr. 2005-143200 (
JP-2005-143200 A ) offenbart.
JP-2005-143200 A offenbart die Verriegelung, die mit der Entriegelung des Anschlussdeckels operativ verbunden ist.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Ähnlich zu der in
JP-2005-143200 A offenbarten Technologie umfasst die Verriegelung, die zum Unterbrechen des Zuführungspfads von elektrischer Leistung in Antwort auf den Ausbau des Deckels (Anschlussdeckel) ausgebildet ist, allgemein einen Schalter, bei dem die Kontakte durch den Ausbau des Deckels physikalisch geöffnet werden. Ein derartiger Schalter ist häufig am Deckel selbst montiert. Beispielsweise umfasst eine Ausführungsform eines derartigen Schalters ein Metallblech, das an der Innenseite des Deckels befestigt ist und ist so ausgebildet, dass wenn der Deckel an dem Fahrzeug montiert wird, das Metallblech des Deckels zwei an der Einrichtung angeordnete Kontakte (eine elektrische Leitung zwischen den zwei Kontakten) miteinander verbindet, und dass die zwei Kontakte elektrisch unterbrochen werden, wenn der Deckel ausgebaut bzw. entfernt wird. Eine andere Ausführungsform eines derartigen Schalters umfasst einen Stift, der auf einer Rückseite des Deckels angeordnet ist und so ausgebildet ist, dass wenn der Deckel an der Einrichtung montiert wird, der Stift den an der Einrichtung montierten Schalter niederdrückt, sodass der Schalter (elektrische Leitung) geschlossen wird und dass wenn der Deckel ausgebaut wird, der Stift entfernt wird, so dass der Schalter geöffnet wird. In jedem Fall muss der Deckel einen Teil der Verriegelung umfassen. Und zwar ist es erforderlich, einen Teil der Verriegelung in dem Anschlussdeckel aufzunehmen. Die vorliegende Erfindung stellt ein Automobil bereit, das mit einer Verriegelung ausgestattet ist, die durch einen einfachen Aufbau implementiert werden kann, indem charakteristische Merkmale eines Aufbaus eines elektrischen Systems des Automobils ausgenutzt werden, und die die Notwendigkeit zum Aufnehmen eines Teils der Verriegelung in dem Anschlussdeckel für die Steuereinrichtung vermeidet.
-
Ein Automobil gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst folgendes: eine Steuereinrichtung, die einen Motor zum Antreiben des Automobils steuert, eine Hauptbatterie, die dem Motor elektrische Energie bzw. elektrische Leistung über die Steuereinrichtung zuführt, ein Relais, das in einem Zuführungspfad für elektrische Leistung, der sich von der Hauptbatterie zu der Steuereinrichtung erstreckt, eingefügt ist und das normalerweise geöffnet ist, und eine Sub- bzw. Nebenbatterie, die dem Relais elektrische Leistung zuführt. Die Steuereinrichtung ist mit einer Eingangsklemme bzw. einem Eingangsanschluss, der mit einem Zuführungskabel bzw. Stromversorgungskabel von der Hauptbatterie in Verbindung steht, oder einer Ausgangsklemme bzw. einem Ausgangsanschluss, der mit einem Stromversorgungskabel zu dem Motor in Verbindung steht, und ist mit einem Anschlussschutz bzw. Anschlussdeckel, der den Eingangsanschluss oder den Ausgangsanschluss abdeckt bzw. überdeckt, montiert. Die Nebenbatterie ist benachbart zu der Steuereinrichtung angeordnet, um bei einem Entfernen bzw. Ausbau des Anschlussdeckels im Weg zu stehen bzw. zu stören bzw. einzugreifen. Wie in dem technischen Gebiet der Technologie von elektrischen Schaltkreisen wohl bekannt ist, ist das normalerweise geöffnete Relais ein Schalter, der seine Kontakte geschlossen hält, während er mit der elektrischen Leistung versorgt wird, und der seine Kontakte öffnet, wenn die elektrische Leistung ausgeschaltet wird. Der Ausdruck „Zufuhr der elektrischen Leistung zu dem Relais” bedeutet genauer, dass die elektrische Leistung einer Einrichtung (elektromagnetische Spule), die die Kontakte des Relais schließt, zugeführt wird. Die Steuereinrichtung ist mit dem Eingangsanschluss, der in Verbindung mit dem Stromzuführungskabel von der Hauptbatterie steht und/oder dem Ausgangsanschluss der in Verbindung mit dem Stromzuführungskabel zu dem Motor steht, versehen. Des Weiteren ist die Steuereinrichtung mit dem Anschlussschutz bzw. Anschlussdeckel, der den Eingangsanschluss und den Ausgangsanschluss überdeckt, montiert. Die Nebenbatterie ist benachbart zu der Steuereinrichtung in einer Weise angeordnet, so dass sie beim Ausbau des Anschlussdeckels durch einen Arbeiter eingreift bzw. stört. Nachfolgend wird das obige Relais als „Systemhauptrelais” bezeichnet. Es sei angemerkt, dass der Ausdruck „Nebenbatterie” zur Unterscheidung von der Hauptbatterie, die dem Motor die elektrische Leistung zuführt, verwendet wird. In manchen Fällen kann die Nebenbatterie auch als Zusatzbatterie, Begleitbatterie oder Hilfsbatterie bezeichnet werden.
-
In dem obigen Automobil muss zuerst die Nebenbatterie ausgebaut werden, um den Ausbau der Steuereinrichtung aus dem Motorraum zu ermöglichen. Wenn die Nebenbatterie ausgebaut wird, wird namentlich eine Kabelverbindung mit dem Ausgangsanschluss der Nebenbatterie ausgebaut, und das Systemhauptrelais unterbricht den Zuführungspfad für elektrische Leistung von der Hauptbatterie. Dies stellt sicher, dass ein Pfad zum Zuführen der elektrischen Hochspannungsleistung zu der Steuereinrichtung unterbrochen wird. In dem obigen Automobil bildet eine Anordnung der Nebenbatterie zu der Steuereinrichtung als solche die Verriegelung. Das obige Automobil vermeidet die Notwendigkeit zum Einbauen der Verriegelung in den Anschlussdeckel. Des Weiteren kann ein Mechanismus der Verriegelung selbst leicht implementiert werden, weil die Anordnung der Nebenbatterie die Verriegelung bildet.
-
Die Nebenbatterie kann in einer Weise angeordnet werden, so dass der gesamte Körper des Anschlussdeckels abgedeckt ist, oder in einer Weise, so dass ein Teil des Anschlussdeckels abgedeckt ist. In dem obigen Automobil kann die Nebenbatterie so angeordnet werden, dass sie ein Befestigungselement, das den Anschlussdeckel an der Steuereinrichtung befestigt, überdeckt bzw. übergreift. Wenn die Nebenbatterie in der oben beschriebenen Weise angeordnet ist, wird sichergestellt, dass der Ausbau des Anschlussdeckels stets den Ausbau der Nebenbatterie erfordert. Das Befestigungselement kann typischerweise Bolzen oder Muttern umfassen, ist jedoch nicht auf diese beschränkt. Beispielsweise kann das Befestigungselement ein Einrastbügel oder -haken sein.
-
Die Erfindung ist nicht auf den Aspekt beschränkt, bei dem die Nebenbatterie den Anschlussdeckel direkt überdeckt. Weil die Steuereinrichtung, die den Motor steuert, ein kritisches Bauteil ist, kann die Steuereinrichtung manchmal mit einer Schutzeinrichtung (aus einem Metallblech hergestellt), die die Steuereinrichtung vor einer Einwirkung schützt, ausgestattet sein. In dem Automobil gemäß einem Aspekt der Erfindung kann die Schutzeinrichtung, die die Steuereinrichtung vor einer Einwirkung schützt, an der Steuereinrichtung in einer Weise montiert sein, so dass der Anschlussdeckel überdeckt ist, während die Nebenbatterie benachbart zu der Steuereinrichtung angeordnet sein kann, so dass sie beim Entfernen bzw. Ausbau der Schutzeinrichtung eingreift bzw. stört. Das heißt, das obige Automobil kann die Schutzeinrichtung, die den Anschlussdeckel überdeckt, umfassen, und die Nebenbatterie kann benachbart zu der Steuereinrichtung angeordnet sein, um beim Ausbau der Schutzeinrichtung einzugreifen.
-
In dem obigen Automobil kann die Steuereinrichtung an einem Antriebsstrang befestigt sein und die Nebenbatterie kann an einem Rahmen des Automobils befestigt sein.
-
Die Nebenbatterie kann an einer Seite eines Antriebsstranges angeordnet sein und ein Motor kann an der gegenüberliegenden Seite des Antriebsstrangs angeordnet sein.
-
Das obige Automobil kann ferner einen Verriegelungsschaltkreis umfassen, in dem das Relais durch einen Ausbau der Nebenbatterie ausgeschaltet wird, und der Verriegelungsschaltkreis kann so ausgebildet sein, dass er das Relais beim erkennen einer Unregelmäßigkeit einer Antriebsleistungsquelle für das Automobil ausschaltet.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
Merkmale, Vorteile und die technische und industrielle Bedeutung von beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend mit Verweis auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, bei denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen und für die gilt:
-
1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Anordnung von Einrichtungen in einem Vorderraum eines Automobils gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt,
-
2 ist eine Draufsicht, die die Anordnung von Einrichtungen in dem Vorderraum des Automobils gemäß der ersten Ausführungsform zeigt,
-
3 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Steuereinrichtung mit einem davon entfernten Anschlussdeckel zeigt,
-
4 ist eine Draufsicht, die eine Anordnung der Steuereinrichtung und einer Nebenbatterie zeigt,
-
5 ist eine Vorderansicht, die die Anordnung der Steuereinrichtung und der Nebenbatterie zeigt,
-
6 ist eine Seitenansicht, die die Anordnung der Steuereinrichtung und der Nebenbatterie zeigt,
-
7 zeigt einen Schaltplan einer Verriegelung,
-
8 ist eine Draufsicht, die eine Anordnung einer Steuereinrichtung und einer Nebenbatterie gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt,
-
9 ist eine Vorderansicht, die die Anordnung der Steuereinrichtung und der Nebenbatterie gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt, und
-
10 ist eine Seitenansicht, die die Anordnung der Steuereinrichtung und der Nebenbatterie gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
-
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Erste Ausführungsform
-
Ein Automobil gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird mit Verweis auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Ein Fahrzeug 100 der ersten Ausführungsform ist ein Hybridfahrzeug, das sowohl eine Maschine 8 als auch einen Motor 19 (Fahrzeugantriebsmotor) umfasst. Die Maschine 8 und der Motor 19 sind in einem Vorderraum 5 montiert. 1 zeigt einen Innenraum des Vorderraums in der Perspektive. 2 zeigt den Innenraum des Vorderraums in Draufsicht. In einem in den Zeichnungen gezeigten Koordinatensystem entspricht die X-Achse der Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs, die Y-Achse entspricht dessen transversaler Richtung bzw. Querrichtung, und die Z-Achse entspricht dessen Aufwärtsrichtung (vertikale Aufwärtsrichtung). Das gleiche gilt für die anderen Zeichnungen.
-
Die Haupteinrichtungen, die in dem Vorderraum 5 montiert sind, umfassen: die Maschine 8, einen Antriebsstrang 6 einschließlich des Motors 19, ein Getriebe 20 und ein Differenzialgehäuse, eine Nebenbatterie 2, einen Autokühler 9 und eine Steuereinrichtung 4 (auch als Leistungssteuereinheit bezeichnet) zum Steuern des Motors 19. Andere Einrichtungen umfassen einen Relaiskasten 92 und einen Kompressor 94 einer Klimaanlage. Die Maschine 8 und der Antriebsstrang 6 sind an einem Seitenrahmen 12 (Seitenelement), der einen Rahmen des Fahrzeugs bildet, befestigt. Der Radiator 9 ist an einem Vorderrahmen 14 (Vorderstoßstangenverstärkung), der einen Teil des Rahmens bildet, befestigt. Ein Fahrzeugkörper 90 wird ebenfalls durch den Seitenrahmen 12 und den Vorderrahmen 14 abgestützt. Die Nebenbatterie 2 ist über einen Abstandshalter 13 an dem Seitenrahmen 12 befestigt. Die Nebenbatterie 2 ist in situ mit einem Riemen 32 festgemacht. Die Zeichnungen zeigen nicht die Kabelverbindung zwischen den Ausgangsanschlüssen 2a, 2b der Nebenbatterie 2 und anderen Einrichtungen. Der negative Anschluss 2a der Nebenbatterie 2 ist als eine Masse mit dem Körper 90 (den Rahmen 12, 14) verbunden. Das Bezugszeichen 16 in 2 repräsentiert einen Anschlussdeckel bzw. Anschlussschutz zum Abdecken von Ausgangsanschlüssen zur Strom- bzw. Leistungszufuhr zu dem Motor 19.
-
Wie im Stand der Technik wohlbekannt ist, schaltet das Hybridfahrzeug von der Maschine 8 zu dem Motor 19 oder umgekehrt in Abhängigkeit von Bedingungen um. Wenn ein großes Drehmoment benötigt wird, verwendet das Hybridfahrzeug sowohl die Maschine 8 als auch den Motor 19 gleichzeitig. Das Getriebe 20 in dem Antriebsstrang 6 schaltet zwischen einer Ausgangsleistung von der Maschine 8 und einer Ausgangsleistung von dem Motor 19 oder anderweitig um, kombiniert diese Ausgangsleistungen, und überträgt die resultierende Ausgangsleistung zu dem Getriebegehäuse bzw. Ausgleichsgehäuse. In manchen Fällen kann der Antriebsstrang 6 auch als Leistungsstrang oder Getriebe bezeichnet werden. Auf eine ausführliche Beschreibung des Aufbaus des Antriebsstrangs 6 wird verzichtet. Der Motor 19 dient auch als ein Generator, der dazu ausgebildet ist, eine Bremsenergie (regenerative Energie), die vom Bremsen abgeleitet wird, in elektrische Energie umzuwandeln.
-
In der Ausführungsform wird eine Batterie zum Zuführen einer elektrischen Hochspannungsleistung zum Antreiben des Motors 19 zum Zweck der Unterscheidung von der Nebenbatterie 2 als „Hauptbatterie” bezeichnet. Die Nebenbatterie 2 ist eine Stromquelle bzw. Leistungsquelle zum Zuführen einer elektrischen Niederspannungsleistung zum Treiben von elektrischen Schaltkreisen, Scheinwerfern, einer Innenraumbeleuchtung, elektrischen Fensterhebermotoren, Wischermotoren und dergleichen. Die Hauptbatterie liefert normalerweise eine Leistung von 50 V oder mehr, während die Nebenbatterie normalerweise eine Spannung bzw. Leistung von weniger als 50 V liefert. Die Ausgangsspannung von vielen Hauptbatterien ist in der Größenordnung von 100 V bis 300 V, während die Ausgangsspannung von vielen Nebenbatterien 12 V oder 24 V ist. Aufladbare Blei-Säure Batterien, die Blei als Elektrode verwenden, werden häufig als die Nebenbatterie 2 eingesetzt. Andererseits werden Nickel-Kadmium Batterien und Litium-Ionen Batterien häufig als die Hauptbatterie eingesetzt. Eine intensive Studie ist auch bezüglich der Verwendung von Brennstoffzellen als die Hauptbatterie ausgeführt worden. Die Nebenbatterie 2 ist in dem Vorderraum 5 angeordnet. Indessen ist die Hauptbatterie nicht in dem Vorderraum 5 angeordnet, sondern in einem Hinterraum (Gepäckraum) oder unter einem Rücksitz.
-
Die Steuereinrichtung 4 steuert den Motor 19. Die Steuereinrichtung 4 wird mit einer elektrischen Leistung (Gleichspannung) von der Hauptbatterie versorgt und wandelt die Batteriespannung in eine geeignete Spannung zum Antreiben des Motors um. Dann wandelt die Steuereinrichtung 4 die Spannung in eine Wechselspannung um und führt die resultierende Spannung dem Motor 19 zu. Insbesondere nimmt die Steuereinrichtung 4 einen Gleichstromkonverter zum Umwandeln eines Gleichstroms von einem Spannungsniveau auf ein anderes, und einen Inverter zum Umwandeln eines Gleichstroms in einen Wechselstrom darin auf. Wie oben beschrieben, ist die Ausgangsspannung der Hauptbatterie in dem Bereich von 100 V bis 300 V. Der Gleichstromwandler hebt die Ausgangsspannung auf 400 V bis 600 V an. Der Gleichstromwandler und der Inverter handhaben höhere Spannungen (50 V oder mehr) als die Ausgangsleistung der Nebenbatterie. Die Steuereinrichtung 4 ist an dem Antriebsstrang 6 befestigt.
-
Wie oben beschrieben, handhabt die Steuereinrichtung 4 die elektrische Hochspannungsleistung. Die Steuereinrichtung 4 kann für Fahrzeuginstandsetzungen oder dergleichen zuweilen aus dem Fahrzeug 100 ausgebaut werden. Folglich wird eine Art von Sicherheitsschaltkreis, namentlich eine Verriegelung, erforderlich, um sicherzustellen, dass ein Pfad zur Zuführung der elektrischen Hochspannungsleistung von der Hauptbatterie unterbrochen wird, wenn der Arbeiter an der Steuereinrichtung 4 arbeitet. Das Fahrzeug 100 hat die Nebenbatterie 2 in einer Weise angeordnet, so dass der Arbeiter keinen Zugriff auf einen Ausgangsanschluss der Steuereinrichtung 4 (einen Ausgangsanschluss zur Verbindung mit einem Stromzuführungskabel zu dem Motor 19) hat, es sei denn, dass die Nebenbatterie 2 aus dem Vorderraum 5 ausgebaut ist. Das Fahrzeug 100 ist so ausgelegt, dass der Ausbau der Nebenbatterie 2 (um genau zu sein, der Ausbau der Kabelverbindung mit dem Ausgangsanschluss der Nebenbatterie 2) den Verriegelungsvorgang auslöst. Als Nächstes wird eine Beschreibung von einer Anordnung der Steuereinrichtung 4 und der Nebenbatterie 2 sowie der räumlichen Beziehung zwischen dem Anschlussdeckel 16 zum Abdecken des Ausgangsanschlusses und der Nebenbatterie 2 gegeben. Der negative Anschluss 2a (Masse) der Nebenbatterie 2 ist mit dem Seitenrahmen 12 (Vorderrahmen 14) des Fahrzeugs 100 verbunden, während der positive Anschluss 2b der Nebenbatterie 2 mit einer Vielzahl von Einrichtungen einschließlich der Steuereinrichtung 4 verbunden ist. Es wird angemerkt, dass die Zeichnungen mit Ausnahme der 6 die Verbindungen dazwischen nicht zeigen.
-
3 ist eine perspektivische Ansicht der Steuereinrichtung 4 (mit der Anschlussdeckel 16 davon entfernt). 4, 5 und 6 zeigen die Anordnung der Steuereinrichtung 4 und der Nebenbatterie 2 in einer Draufsicht (wie entlang der Z-Achse gesehen), einer Vorderansicht (wie entlang der X-Achse gesehen) und einer Seitenansicht (wie entlang der Y-Achse gesehen), respektive. Wie in 3 gezeigt, sind die Ausgangsanschlüsse 28 an einer Seitenoberfläche der Steuereinrichtung 4 angeordnet. Der Ausgangsanschluss 28 ist ein Anschluss zur Verbindung mit einem Kabel zum Zuführen der elektrischen Antriebsleistung zu dem Motor 19. Genauer gesagt ist der Ausgangsanschluss 28 äquivalent zu einem Ausgangsanschluss des in der Steuereinrichtung 4 eingebauten Inverters. Die drei Ausgangsanschlüsse 28 sind äquivalent zu einem U-Phasen-Wechselspannungsanschluss, einem V-Phasen-Wechselstromanschluss und einem W-Phasen Wechselstromanschluss, respektive. Die drei Ausgangsanschlüsse 28 sind jeweils mit einem Ende des Kabels verbunden, dessen anderes Ende mit dem Motor verbunden ist. Der Anschlussdeckel 16, der die Ausgangsanschlüsse 28 überdeckt, ist an der Seitenoberfläche der Steuereinrichtung 4 mit vier Schrauben 31a, 31b befestigt. Mit anderen Worten, die Steuereinrichtung 4 ist mit den Ausgangsanschlüssen 28 an der Seitenoberfläche der Steuereinrichtung 4 versehen und hat den Anschlussdeckel 16 an der Steuereinrichtung 4 in einer Weise montiert, so dass die Ausgangsanschlüsse 28 überdeckt sind. Es wird angemerkt, dass das Bezugszeichen 31a in der Zeichnung zwei Schrauben zum Befestigen einer Vorderseite des Anschlussdeckels 16 darstellt und das Bezugszeichen 31b in der Zeichnung zwei Schrauben zum Befestigen einer Rückseite des Anschlussdeckels 16 darstellt.
-
Wie in 4 bis 6 gezeigt, ist die Nebenbatterie 2 benachbart zu der Steuereinrichtung 4 angeordnet. Genauer gesagt ist die Nebenbatterie 2 in einer Weise angeordnet, dass sie einen Teil des Anschlussdeckels 16 übergreift. Wie in 6 gezeigt, überdeckt die Nebenbatterie 2 nicht die Schrauben 31b, die die Rückseite des Anschlussdeckels 16 befestigen, sondern überdeckt die Schrauben 31a, die die Vorderseite des Anschlussdeckels 16 befestigen. Ein Bereich Sp zwischen der Nebenbatterie 2 und der Steuereinrichtung 4 (Bereich Sp zwischen der Nebenbatterie 2 und dem Anschlussdeckel 16) ist für den Arbeiter zu klein, um die Schraube 31a zu auszubauen. Das heißt, der Anschlussdeckel 16 kann nicht ausgebaut werden, ohne die Nebenbatterie 2 auszubauen. Mit anderen Worten, die Nebenbatterie 2 ist an einer Stelle benachbart zu der Steuereinrichtung 4 angeordnet, sodass sie beim Ausbau des Anschlussdeckels 16 stört bzw. eingreift. In noch anderen Worten ist die Nebenbatterie 2 in einer Weise angeordnet, so dass die Schrauben 31a überdeckt sind, so dass der Arbeiter daran gehindert ist, die Schrauben 31a, die den Anschlussdeckel 16 an der Steuereinrichtung 4 befestigen, zu entfernen bzw. auszubauen. Um es andersherum auszudrücken, besteht eine Notwendigkeit zum Ausbauen der Nebenbatterie 2 aus dem Vorderraum 5 vor dem Ausbau des Anschlussdeckels 16.
-
Wie aus 1 bis 6 ersichtlich ist, ist die Nebenbatterie 2 an einer Seite des Antriebsstrangs 6 angeordnet (der rechten Seite des Antriebsstrangs 6, wie in 2 zu sehen), während die Maschine 8 bezüglich der Nebenbatterie 2 an der entgegengesetzten Seite des Antriebsstrangs 6 (der linken Seite des Antriebsstrangs 6, wie in 2 zu sehen) angeordnet ist. Der Vorgang des Entfernens der Nebenbatterie 2 wird dadurch erleichtert, dass die Nebenbatterie 2 an der entgegengesetzten Seite der Maschine 8 angeordnet ist.
-
Die Kabelverbindung mit den Ausgangsanschlüssen 2a, 2b muss ausgebaut werden, um die Nebenbatterie 2 auszubauen. Das Fahrzeug 100 ist dazu ausgebildet, den Pfad zum Zuführen der elektrischen Hochspannungsleistung von der Hauptbatterie zu der Steuereinrichtung 4 in Antwort auf den Ausbau von (zumindest einem von) den Ausgangsanschlüssen 2a, 2b der Nebenbatterie 2 zu unterbrechen. Als Nächstes wird eine Beschreibung des Verriegelungssystems gegeben.
-
7 zeigt ein Schaltbild eines Verriegelungssystems 21, das betriebsfähig dafür ist, den Pfad zum Zuführen der elektrischen Hochspannungsleistung von einer Hauptbatterie 15 zu der Steuereinrichtung 4 zu unterbrechen. Das Verriegelungssystem 21 umfasst: ein Hauptrelais 26, das in dem Zuführungspfad der elektrischen Leistung von der Hauptbatterie 15 zu der Steuereinrichtung 4 eingefügt ist, und einen Verriegelungsschaltkreis 22. Insbesondere ist das Hauptrelais 26 in einem Leistungskabel 61a, das die Hauptbatterie 15 und die Steuereinrichtung 4 miteinander verbindet, eingefügt. Das Hauptrelais 26 ist in dem Leistungskabel 61a von einer positiven Elektrode der Hauptbatterie 15 eingefügt. Ein Leistungskabel 61b von einer negativen Elektrode der Hauptbatterie 15 hält die Hauptbatterie 15 und die Steuereinrichtung 4 stets in Verbindung und ist auch mit der Masse verbunden. Das Hauptrelais 26 kann auch zwischen dem Leistungskabel 61a und einem Ausgangsanschluss der Hauptbatterie 15 eingefügt sein. Tatsächlich ist eine Basisplatte, die den Verriegelungsschaltkreis 22 ausbildet, in der Steuereinrichtung 4 eingebaut.
-
Das Hauptrelais 26 ist vom Typ eines sogenannten normalerweise offenen Typs, das eine elektrische Leitung zwischen zwei Kontakten 26a, 26b ermöglicht (die beiden Kontakte schließt), solange das Hauptrelais mit der elektrischen Leistung versorgt wird (solange wie eine elektromagnetische Spule zum Schließen der Kontakte mit Strom versorgt wird), und das die beiden Kontakte öffnet, wenn die Zufuhr von elektrischer Leistung unterbrochen wird. Der Verriegelungsschaltkreis 22 ist dazu ausgebildet, das Hauptrelais 26 zu öffnen, wenn einer der drei Schalttransistoren Tr1, Tr2 und Tr3 ausgeschaltet wird. Der Verriegelungsschaltkreis 22 wird mit einer Spannung (12 V) von der Nebenbatterie 2 versorgt. Eine 12 V-Quellenspannungsleitung Acc legt eine Spannung über einen Schalter 29 an die entsprechenden Source-Elektroden der Schalttransistoren Tr1, Tr2 und Tr3 an und legt auch eine Quellenspannung an das Hauptrelais 26 an, indem drei Nebenrelais 23, 24, 25 seriell verbunden werden. Der Schalter 29 ist ein Schalter, der betriebsbereit mit einem Zündschlüssel in Zusammenhang steht. Wenn ein Benutzer des Fahrzeugs den Zündschlüssel einschaltet, wird gleichzeitig auch der Schalter 29 mit Strom versorgt. Die drei Nebenrelais 23. 24, 25 sind ebenfalls vom normalerweise offenen Typ. Die Nebenrelais werden mit der elektrischen Leistung von der Nebenbatterie 2 über die entsprechenden Drain-Elektroden D1, D2, D3 der Schalttransistoren Tr1, Tr2 und Tr3 versorgt. Während die drei Nebenrelais 23, 24, 25 geschlossen sind, wird die elektrische Leistung dem Hauptrelais 26 zugeführt, das die beiden Kontakte 26a, 26b schließt und dadurch ermöglicht, dass die elektrische Energie von der Hauptbatterie 15 zu der Steuereinrichtung 4 zugeführt wird. Wenn irgendeines der Nebenrelais geöffnet wird, wird die Leistungszufuhr zu dem Hauptrelais 26 ausgeschaltet und der Zuführungspfad für elektrische Energie von der Hauptbatterie 15 zu der Steuereinrichtung 4 wird unterbrochen.
-
Nachfolgend wird die Funktion der betreffenden Schalttransistoren beschrieben. Der Schalttransistor Tr1 und dessen Peripheriegeräte sind dazu ausgebildet, auszuschalten, wenn die Leistungszufuhr von der Nebenbatterie 2 unterbrochen wird. Der Schalttransistor Tr1 hat ein Gate bzw. eine Gate-Elektrode G1, die über einen Widerstand zur Spannungseinstellung mit der Quellenspannungsleitung Acc der Nebenbatterie 2 verbunden ist. Solange er mit der elektrischen Leistung von der Nebenbatterie 2 versorgt wird, ist der Schalttransistor Tr1 EIN und folglich ist dessen Drain bzw. Drain-Elektrode D1 auf einer Spannung, die gleich einer Quellenspannung Vacc ist. Die elektrische Leistung wird über die Drain-Elektrode D1 dem Nebenrelais 23 zugeführt, sodass das Nebenrelais 23 seine Kontakte schließt (elektrische Leitung zwischen den beiden Kontakten des Nebenrelais 23 ermöglicht). Wenn die Versorgung mit der Quellenspannung Acc unterbrochen wird, fällt die Spannung an der Gate-Elektrode G1 ab, so dass der Schalttransistor Tr1 ausgeschaltet wird. Dann fällt die Spannung an der Drain-Elektrode D1 auf das Massepotential, sodass die Leistungszufuhr zu dem Nebenrelais 23 ebenfalls unterbrochen wird. Zu diesem Zeitpunkt werden die beiden Kontakte des Nebenrelais 23 geöffnet, wobei sie die Leistungszufuhr zu dem Hauptrelais 26 unterbrechen. Infolgedessen öffnet das Hauptrelais 26 die beiden Kontakte 26a, 26b, wobei der Leistungszufuhrpfad zwischen der Hauptbatterie 15 und der Steuereinrichtung 4 unterbrochen wird.
-
Der Schalttransistor Tr2 und dessen Peripheriegeräte sind dazu ausgebildet, auszuschalten, wenn ein „KEEP-ALIVE”- bzw. Erregersignal 2, das von einer anderen Einrichtung ausgegeben wird, auf ein NIEDRIG Potential (Massepotential) abfällt. Ein „KEEP-ALIVE”- bzw. Erregersignal 1, das von noch einem anderen Gerät (Schaltkreis) ausgegeben wird, ist mit einer Gate-Elektrode G2 des Schalttransistors Tr2 verbunden. Das Erregersignal 1 wird beispielsweise von einem Motor-Unregelmäßigkeits-Erkennungsschaltkreis (nicht gezeigt) zum Detektieren einer Unregelmäßigkeit des Motors (namentlich einer Antriebsleistungsquelle) ausgegeben. Solange keine Unregelmäßigkeit des Motors erkannt wird, hält der Motor-Unregelmäßigkeits-Erkennungsschaltkreis das Erregersignal 1 auf einem vorbestimmten Spannungsniveau (z. B. 5 V), so dass der Schalttransistor Tr2 auf EIN gehalten wird. Beim Erkennen einer Unregelmäßigkeit des Motors senkt der Motor-Unregelmäßigkeits-Erkennungsschaltkreis eine Spannung des Erregersignals 1 auf Masseniveau ab. Solange der Schalttransistor Tr2 auf EIN ist, wird die Drain-Elektrode D2 auf der Quellenspannung Acc gehalten und das Nebenrelais 24 hält seine beiden Kontakte geschlossen. Wenn der Schalttransistor Tr2 AUS geschaltet wird, fällt das Potential der Drain-Elektrode D2 auf das Masseniveau, sodass das Nebenrelais 24 seine beiden Kontakte öffnet. Infolgedessen öffnet das Hauptrelais 26 die beiden Kontakte 26a, 26b, wobei der Zufuhrpfad für elektrische Leistung zwischen der Hauptbatterie 15 und der Steuereinrichtung 4 unterbrochen wird.
-
Der Schalttransistor Tr3 und dessen periphere Schaltkreise sind auch in der gleichen Weise wie der Schalttransistor Tr2 und dessen Peripheriegeräte ausgebildet. Solange das Erregersignal 2 auf einem vorbestimmten Potential gehalten wird, sind die beiden Kontakte des Nebenrelais 25 (des Hauptrelais 26) geschlossen, sodass der Zuführungspfad von elektrischer Leistung von der Hauptbatterie 15 zu der Steuereinrichtung 4 hergestellt wird. Wenn das Potential des Erregersignals 2 auf das Masseniveau fällt, werden die beiden Kontakte des Nebenrelais 25 (des Hauptrelais 26) geöffnet, sodass der Zuführungspfad für elektrische Leistung von der Hauptbatterie 15 zu der Steuereinrichtung 4 unterbrochen wird. Das Erregersignal 2 wird beispielsweise von einem Maschinen-Unregelmäßigkeits-Erkennungsschaltkreis zum Erkennen einer Unregelmäßigkeit der Maschine (namentlich der Antriebskraftquelle) ausgegeben.
-
Wie oben beschrieben, ist das Verriegelungssystem 21 dazu ausgebildet, den Zuführungspfad für elektrische Leistung von der Hauptbatterie 15 zu der Steuereinrichtung 4 zu unterbrechen, wenn die Leistungszufuhr von der Nebenbatterie 2 unterbrochen wird oder wenn eine Unregelmäßigkeit des Motors/der Maschine erkannt wird. Wenn der Schalttransistor Tr1 und dessen Peripheriegeräte ausgeschaltet sind, wenn namentlich die Leistungszufuhr von der Hauptbatterie 2 zu dem Verriegelungsschaltkreis 22 unterbrochen wird, unterbricht das Verriegelungssystem 21 gemäß der ersten Ausführungsform den Zuführungspfad für elektrische Leistung von der Hauptbatterie 15 zu der Steuereinrichtung 4. Die Erregersignale 1, 2 können auch von anderen Einrichtungen ausgegeben werden, die miteinander verbunden sind, so dass das Hauptrelais 26 geöffnet wird.
-
Das Hauptrelais 26 ist in dem Leistungskabel 61a, das die positive Elektrode der Hauptbatterie 15 mit der positiven Elektrode der Steuereinrichtung 4 verbindet, eingefügt. Das Leistungskabel 61b, das die negative Elektrode der Hauptbatterie 15 mit der negativen Elektrode der Steuereinrichtung 4 verbindet, ist auch mit der Masse verbunden. Weil die Steuereinrichtung 4 stets mit dem Masseniveau verbunden ist, wird das Potential der Steuereinrichtung 4 auf dem Masseniveau gehalten, wenn das Hauptrelais 26 geöffnet ist. Dies stellt die Sicherheit des Arbeiters sicher.
-
Nun wird eine Beschreibung von einem unteren Teil der in 7 gezeigten Steuereinrichtung 4 gegeben. Die Steuereinrichtung 4 ist mit drei Ausgangsanschlüssen 28 zum Verbinden der Leistungskabel mit dem Motor 19 ausgestattet. Die drei Ausgangsanschlüsse 28 entsprechen dem U-Phasen-, V-Phasen- bzw. W-Phasen-Kabel für einen Drei-Phasen-Wechselstrom. Die Ausgangsanschlüsse 28 sind mit bzw. von dem Anschlussdeckel 16 überdeckt.
-
Wie oben beschrieben, hat das Fahrzeug 100 eine Anordnung (die Anordnung der Nebenbatterie 2 und der Steuereinrichtung 4), in der der Anschlussdeckel 16, der die Hochspannungsanschlüsse 28 überdeckt, nicht ausgebaut werden kann, ohne die Nebenbatterie 2 auszubauen. Das Fahrzeug 100 umfasst ferner das Verriegelungssystem, das den Zuführungspfad von elektrischer Energie von der Hauptbatterie 15 zu der Steuereinrichtung 4 unterbricht, wenn die Kabelverbindung mit der Nebenbatterie 2 ausgebaut wird. Wie aus der obigen Beschreibung verstanden wird, ist dieses Verriegelungssystem in einem ziemlich einfachen Aufbau ausgeführt. Des Weiteren vermeidet dieses Verriegelungssystem die Notwendigkeit zum Montieren einer Einrichtung/eines Aufbaus, wie etwa einem Schalter, an dem Anschlussdeckel.
-
Zweite Ausführungsform
-
8 bis 10 zeigen eine Anordnung der Steuereinrichtung 4 und der Nebenbatterie 2 in einem Fahrzeug 200 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. 8 zeigt eine Draufsicht der Anordnung. 9 zeigt eine Vorderansicht der Anordnung, und 10 zeigt eine Seitenansicht der Anordnung. Das Fahrzeug 200 unterscheidet sich von dem Fahrzeug 100 der ersten Ausführungsform dadurch, dass die Steuereinrichtung 4 mit einer Schutzeinrichtung 41 zum Absorbieren einer Einwirkung auf die Steuereinrichtung 4 im Fall einer Fahrzeugkollision oder dergleichen ausgestattet ist. Der Aufbau der Steuereinrichtung 4 (die Positionen der Ausgangsanschlüsse 28 und des Anschlussdeckels 16), die Anordnung der Steuereinrichtung 4 und der Nebenbatterie 2, und der Aufbau des Verriegelungssystems sind die gleichen wie diejenigen des Fahrzeugs 100 gemäß der ersten Ausführungsform. Ähnlich die das Fahrzeug 100 ist auch das Fahrzeug 200 dazu ausgebildet, den Leistungszuführungspfad von der Hauptbatterie zu der Steuereinrichtung 4 in Antwort auf den Ausbau der Kabelverbindung zwischen den Ausgangsanschlüssen der Nebenbatterie 2 zu unterbrechen. Das Verriegelungssystem und dergleichen des Fahrzeugs 200 sind die gleichen wie diejenigen des Fahrzeugs 100, und folglich wird auf deren Beschreibung verzichtet. 8 bis 10 zeigen nicht die Teile (Ausgangsanschlüsse 28) innerhalb des Anschlussdeckels 16 zum Zweck der Verbesserung der Klarheit der Zeichnungen.
-
Die Schutzeinrichtung 41 ist aus einem Metallblech hergestellt und deckt eine Ecke der Steuereinrichtung 4 ab, die den Anschlussdeckel 16 umfasst. Wie in 9 und 10 gezeigt, ist die Schutzeinrichtung 41 an dem Antriebsstrang 6 mit zwei Schrauben 42 befestigt. Ein Zwischenraum Sp zwischen der Schutzeinrichtung 41 und der Nebenbatterie 2 ist so schmal, dass zumindest die Vorderschraube 42 nicht entfernt werden kann, ohne die Nebenbatterie 2 auszubauen. In dem Fahrzeug 200 kann die Schutzeinrichtung 41 nicht ausgebaut werden, ohne die Unterbatterie 2 auszubauen, und der Anschlussdeckel 16 kann nicht ausgebaut werden, ohne die Schutzeinrichtung 41 auszubauen. Mit anderen Worten, die Nebenbatterie 2 ist in einer Weise ausgelegt, so dass sie in den Ausbau der Anschlussabdeckung 16 eingreift bzw. diesen stört, wohingegen die Schutzeinrichtung 41 in einer Weise ausgelegt ist, so dass sie in den Ausbau des Anschlusskabels 16 eingreift bzw. diesen stört.
-
Die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sind beschrieben worden. Das Folgende sind die wichtigen Punkte bezüglich der Ausführungsformen. Die hierin offenbarte Technologie kann vorzugsweise auch auf einen Anschlussdeckel angewendet werden, der an der Steuereinrichtung montiert ist und der den Eingangsanschluss für die Verbindung mit dem Stromzuführungskabel von der Hauptbatterie überdeckt. Das heißt, die Nebenbatterie kann an einem solchen Platz montiert werden, dass sie in den Ausbau des Anschlussdeckels zum Abdecken des Eingangsanschlusses der Steuereinrichtung eingreift bzw. störend einwirkt.
-
Die Ausführungsformen verwenden die Schrauben als ein Befestigungselement, das den Anschlussdeckel befestigt. Neben den Schrauben kann das Befestigungselement Schnappbügel, Schellen und Riemen sein. Beispielsweise kann eine Ausführungsform einen Aufbau aufweisen, bei dem der Anschlussdeckel aus einem Harz hergestellt ist und mit Klauen bzw. Haltepratzen an den Enden des Anschlussdeckels ausgebildet ist, und bei der die Haltepratzen in einer in der Steuereinrichtung 4 ausgebildeten Nut eingepasst sind. In diesem Fall ist die Nebenbatterie an einem solchen Platz angeordnet, dass die Haltepratzen des Anschlussdeckels versteckt sind.
-
7 zeigt ein Beispiel des Verriegelungsschaltkreises und die Erfindung ist nicht auf dieses beschränkt. Der Verriegelungsschaltkreis kann in der einfachsten Form ausgelegt sein, bei der der Ausgangsanschluss der Nebenbatterie direkt mit der elektromagnetischen Spule des Hauptrelais verbunden ist. Es ist jedoch bevorzugt, dass der Ausgangsanschluss der Nebenbatterie mit der elektromagnetischen Spule des Hauptrelais zumindest über einen Schalter verbunden ist, der betriebsbereit in Zusammenhang mit dem Zündschalter steht. In einer derartigen Ausführungsform stellt das Hauptrelais eine Trennung zwischen der Hauptbatterie und der Steuereinrichtung her in Antwort auf den Ausbau der Kabelverbindung mit dem Ausgangsanschluss der Nebenbatterie. Insbesondere wird der Pfad zum Zuführen der elektrischen Hochspannungsleistung zu der Steuereinrichtung durch den Ausbau der Nebenbatterie unterbrochen.
-
Für den Fall, dass die Ausgangsspannung der Hauptbatterie mit einer Eingangsspannung des Inverters zusammenpasst, braucht die Steuereinrichtung 4 den Gleichstromkonverter nicht zu umfassen. Des Weiteren kann die Steuereinrichtung 4 auch einen Schalthalbleiter für den Inverter (Leistungshalbleiter) umfassen, oder eine Schalttafel zum Steuern von dessen Modulen.
-
Die hierin offenbarte Technologie kann vorzugsweise nicht nur auf Hybridfahrzeuge angewendet werden, sondern auch auf reine Elektrofahrzeuge, einschließlich Brennstoffzellenfahrzeugen.
-
Während spezifische Beispiele der Erfindung ausführlich beschrieben worden sind, sind diese Beispiele lediglich zum Zwecke der Veranschaulichung vorgesehen und sind nicht dazu vorgesehen, den Schutzumfang der beigefügten Patentansprüche zu begrenzen. Die in den beigefügten Patentansprüchen offenbarten Technologien umfassen vielfältige Modifikationen und Änderungen der im Vorangehenden veranschaulichten, spezifischen Beispiele. Die hierin oder in den beigefügten Zeichnungen veranschaulichten technischen Komponenten können alleine oder in vielfältigen Kombinationen verwendet werden, um technischen Nutzwert zu verleihen, und folglich ist deren Verwendung nicht beschränkt auf die Kombinationen, die in den Patentansprüchen der vorliegenden Anmeldung dargelegt sind. Des Weiteren können die hierin oder in den beigefügten Zeichnungen veranschaulichten Technologien eine Vielzahl von Aufgaben gleichzeitig lösen. Das Lösen von einer dieser Aufgaben per se begründet den technischen Nutzwert.
