JP2006197775A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 車両の衝突時の漏電を防止し、要求される電流遮断性能を低減する。
【解決手段】 ＥＣＵは、衝撃を検知したと判断すると（Ｓ１０００にてＹＥＳ）、時間計測を開始するステップ（Ｓ１１００）と、電源ラインの電流値を計測するステップ（Ｓ１２００）と、計測された電流値とマップとにより遅延時間を計算するステップ（Ｓ１３００）と、遅延時間が経過すると（Ｓ１４００にてＹＥＳ）、ＳＭＲを遮断するステップ（Ｓ１５００）とを含む、プログラムを実行する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、車両の制御装置に関し、特に、車両の衝突時にリレーの遮断を遅延する車両の制御装置に関する。

近年、環境問題対策の１つとして、モータからの駆動力により走行するハイブリッド車、燃料電池車、電気自動車などが注目されている。このような車両の衝突時においては、バッテリ等の高圧の電源が搭載されているため、高圧の電源が衝撃を受けると漏電する可能性がある。そのため、漏電を防止する技術として、たとえば、特開平６−２４５３２３号公報（特許文献１）は、車両衝突時における感電事故発生の可能性を減少する電気自動車用エンジン駆動発電機の制御装置を開示する。この制御装置は、電気自動車に搭載されたエンジン駆動発電機の作動および停止を制御する。制御装置は、車両の衝突を検知する衝突検知手段を備え、衝突を検知した時にエンジン駆動発電機を停止させる。

特許文献１に開示された制御装置によると、衝突検出手段により衝突を検出した時に、エンジン駆動発電機を停止するため、エンジン駆動発電機からの発生電圧による感電事故の発生を防止することができる。
特開平６−２４５３２３号公報

ところで、車両用を始めとする電源システムには、漏電したときの過電流等の異常電流発生時に電流経路を遮断するためのヒューズが一般的に必要とされる。一般的なヒューズは、過電流の通過に伴って非可逆的に溶断する導電素子によって構成される。そのため、車両が衝撃を受けて、短絡等により過大な電流が電源ラインに流れると、導電素子が溶断することにより、電流を遮断することができる。しかしながら、ヒューズの溶断特性は、通常時の電流では溶断しないように設定されるため、たとえば、衝突時に、通常時よりも大きく、ヒューズがすぐに溶断しない程度の電流が流れる場合においては、電源システムにおけるリレーが開放するように制御される。そのため、リレーには、上述したような電流が流れる場合に、確実に電源ラインが遮断状態になるように、リレーに要求される電流遮断性能を高く確保する必要がある。

特許文献１に開示された制御装置においては、衝突を検出すると、電源システムのリレーをオフするように制御されるため、上述したようにリレーに要求される電流遮断性能を高く確保する必要がある。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、車両の衝突時の電源システムの漏電を防止し、要求される電流遮断性能を低減できる車両の制御装置を提供することである。

第１の発明に係る車両の制御装置は、電源が搭載された車両の制御装置である。制御装置は、車両が受けた衝撃を検知するための検知手段と、電源から電力が供給されて駆動する負荷回路と、電源と負荷回路との間を導通および遮断のいずれかの状態にするリレーと、リレーと直列に接続されたヒューズと、リレーの状態を制御するための制御手段とを含む。制御手段は、リレーが導通状態であって、衝撃が検知されると、遅延時間を設定するための設定手段と、設定された遅延時間が経過すると、遮断状態となるようにリレーの状態を制御するための手段とを含む。設定手段は、衝撃が検知されると、ヒューズが溶断するまでの時間に基づいて、遅延時間を設定するための手段を含む。

第１の発明によると、制御手段は、リレーが導通状態であるときに、車両が衝撃を受けると、設定された遅延時間が経過した後に、リレーが遮断状態になるように制御する。たとえば、車両が衝撃を受けて、負荷回路の短絡により、電源ラインに、すぐにヒューズが溶断しない程度の電流が流れると、車両が衝撃を受けた時点から遅延時間が経過するまでリレーの遮断が待機するようにリレーが制御される。これにより、遅延時間が経過するまでにヒューズが溶断すると、リレーにより電源ラインを遮断状態にすることなく、電流を遮断することができる。また、ヒューズが溶断する時間までの時間に基づいて、遅延時間を設定することにより、たとえば、車両の衝突等により発生した衝撃が検知されると、ヒューズが溶断するまでリレーの遮断を待機することができる。そのため、リレーにより電源ラインを遮断状態にする必要がなくなるため、リレーは、通常時の電流を遮断する程度の性能を確保すればよい。車両が衝撃を受けた時点から遅延時間の経過後には、リレーを遮断状態にすることにより、ヒューズが溶断しなかったとしても確実に電流を遮断状態にすることができるため、電源システム全体としての電流遮断性能を低下させることなくリレーに要求される電流遮断性能を低減させることができる。したがって、車両の衝突時の電源システムの漏電を防止し、要求される電流遮断性能を低減できる車両の制御装置を提供することができる。

第２の発明に係る車両の制御装置は、第１の発明の構成に加えて、制御装置は、リレーの電流値を検知するための手段をさらに含む。制御手段は、検知された電流値に基づいて、ヒューズが溶断するまでの時間を算出するための手段をさらに含む。

第２の発明によると、制御手段は、検知された電流値に基づいて、ヒューズが溶断するまでの時間を算出する。ヒューズが溶断するまでの時間は、電源ライン上に流れる電流値に対応する。そのため、検知された電流値に対応するヒューズが溶断するまでの時間を算出することにより、適切な遅延時間を設定することができる。

第３の発明に係る車両の制御装置においては、第１または２の発明の構成に加えて、設定手段は、電流値の正常時の最大値に対応するヒューズが溶断するまでの時間を遅延時間として設定するための手段を含む。

第３の発明によると、設定手段は、電流値の正常時の最大値に対応するヒューズが溶断するまでの時間を遅延時間として設定する。少なくともリレーは、正常時における最大の電流値の電流を遮断する電流遮断性能を確保する必要がある。また、電流値の正常時の最大値よりも過大な電流が流れる場合には、ヒューズを溶断させて、電源ラインを遮断すると、リレーに要求される電流遮断性能を低減させることができる。また、車両が衝撃を受けた時点から遅延時間の経過後には、リレーを遮断状態にすることにより、ヒューズが溶断しなかったとしても、確実に遮断状態にすることができるため、漏電を防止することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態に係る車両の制御装置について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。

図１に示すように、本実施の形態に係る車両の制御装置が搭載された車両には、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００と、システムメインリレー（以下、ＳＭＲと記載する。）２００と、負荷回路３００と、バッテリ５００とが搭載される。なお、本実施の形態に係る車両の制御装置は、ＥＣＵ１００で実行されるプログラムにより実現される。また、車両は、本実施の形態において、高電圧の電源を有する電気自動車に適用する場合について説明するが、高電圧の電源を有する車両であれば、特にこれに限定されるものではない。たとえば、車両は、ハイブリッド車両であってもよいし、燃料電池自動車であってもよい。

負荷回路３００は、車両に搭載される駆動用電動機（図示せず）およびバッテリ５００から供給された直流電圧を、駆動用電動機用の交流電圧に変換するインバータ（図示せず）を含む。負荷回路３００としては、上述した駆動用電動機およびインバータに特に限定されるものではない。たとえば、バッテリ５００の直流電圧を昇圧するコンバータが車両に搭載されていてもよい。

バッテリ５００は、充電可能な二次電池から構成されれば、特に限定されるものではなく、たとえば、ニッケル水素電池であってもよいし、リチウムイオン電池であってもよい。

ＳＭＲ２００は、負荷回路３００とバッテリ５００との間の電源ライン８００上に設けられる。ＳＭＲ２００は、ＥＣＵ１００から受信した制御信号に基づいて、電源ライン８００に流れる電流が導通状態および遮断状態のうちのいずれかの状態になるように制御される。

ＳＭＲ２００は、コイル２０２と、接点部材２０４と、固定部材２０８と、弾性体２０６とから構成される。接点部材２０４は、電源ライン８００上に設けられる接点２１０，２１２と予め定められた距離を有する位置に設けられる。接点部材２０４は、固定部材２０８の開口部を貫通して、摺動可能に設けられる。弾性体２０６は、固定部材２０８と接点部材２０４とが予め定められた位置関係を保持するように設けられる。弾性体２０６は、たとえば、バネ等である。弾性体２０６が固定部材２０８と接点部材２０４とを予め定められた位置関係が保持され、接点部材２０４と接点２１０，２１２とは予め定められた距離を有することにより、ＳＭＲ２００は遮断状態となる。

また、接点部材２０４の周りには、コイル２０２が設けられる。接点部材２０４は、たとえば、鉄等の磁性体で形成され、コイル２０２に電流が流れて磁力が発生すると、図２に示すように、紙面上方に移動する。コイル２０２に発生する磁力に基づいて接点部材２０４に作用する力が弾性体２０６の弾性力を上回ると、接点２１０，２１２に当接するまで移動する。これにより、接点部材２０４により接点２１０，２１２間が導通する。すなわち、ＳＭＲ２００は、導通状態となる。

ＥＣＵ１００は、コイル２０２に制御信号を送信して、コイル２０２において発生する磁力を制御して、ＳＭＲ２００が導通状態および遮断状態のうちのいずれかの状態になるように制御する。ＥＣＵ１００には、衝撃検知センサ６００および電流検知センサ７００が接続される。

衝撃検知センサ６００は、車両が受けた衝撃を検知する。検知された衝撃に対応する検知信号は、ＥＣＵ１００に送信される。衝撃検知センサ６００は、たとえば、車両の加速度を検知するＧセンサであってもよいし、振り子等を利用して、衝撃を受けると機械的に導通してオン信号を出力するセンサであってもよい。電流検知センサ７００は、電源ライン８００上の電流値を検知する。検知された電流値に対応する検知信号は、ＥＣＵ１００に送信される。

ＳＭＲ２００、負荷回路３００およびバッテリ５００が接続される電源ライン８００上には、ヒューズ４００が設けられる。ヒューズ４００が設けられる位置については、特に限定されるものではないが、たとえば、バッテリ５００の内部に設けられるようにしてもよい。

ヒューズ４００に過大な電流が流れると、ヒューズ４００の内部の素子（図示せず）が溶断して、電源ライン８００上に流れる電流が遮断状態になる。ヒューズ４００に過大な電流が流れてから導電素子が溶断するまでの時間（以下、溶断時間と記載する。）は、ヒューズ４００に流れる電流の大きさに対応する。

図３に示すグラフにおいて、縦軸は時間であって、上に行くほど通電時間が長い。また、横軸は電流値であって、右に行くほど電源ライン８００に通電する電流値が大きい。ヒューズ４００は、通電する電流値が大きいと、短時間で溶断し、通電する電流値が小さいと、溶断するのに時間を要する溶断特性を有する。

電源システムの正常時の電流の最大値を示す通電電流ラインは、電流が大きいほどその通電時間は短く、連続定格電流は、長時間通電されることを示す。ヒューズ４００には、正常時の電流の最大値を示す通電電流ラインに対して、十分上回る溶断特性を有するヒューズが用いられるため、通常の走行時にヒューズ４００が溶断することはない。

車両の衝突などにより、車両に衝撃を受けると、たとえば、負荷回路３００において、短絡が発生する可能性がある。この場合に電源ライン８００には過大な電流が流れることとなる。このような場合に、たとえば、図３に示すように、検知された電流Ａ（２）が、Ａ（２）に対応する溶断時間Ｔ（２）が経過するまで継続して流れると、ヒューズ４００は溶断する。

このように構成される車両において、車両に衝撃を受ける場合にＳＭＲ２００をすぐに遮断するように制御しようとすると、電源ライン８００に流れる過大な電流を遮断するために、電流遮断性能を高く確保する必要がある。そのため、電流遮断性能を高く確保するためには、たとえば、接点２１０，２１２と接点部材２０４とが遮断時には、過大な電流を遮断するように、より大きく距離を離す必要がある。

本発明は、ＥＣＵ１００が、ＳＭＲ２００の導通状態時に、衝撃を受けたことを検知すると、遅延時間を設定して、設定された遅延時間が経過すると、ＳＭＲ２００を遮断状態になるように制御する点に特徴を有する。

以下、図４を参照して、本実施の形態に係る車両の制御装置であるＥＣＵ１００で実行されるプログラムの制御構造について説明する。

ステップ（以下、ステップをＳと記載する。）１０００にて、ＥＣＵ１００は、衝撃をを検知したか否かを判断する。ＥＣＵ１００は、衝撃検知センサ６００から受信する検知信号に基づいて、車両が衝撃を受けたか否かを判断する。衝撃を検知したと判断されると（Ｓ１０００にてＹＥＳ）、処理はＳ１１００に移される。もしそうでないと（Ｓ１０００にてＮＯ）、処理はＳ１０００に戻される。

Ｓ１１００にて、ＥＣＵ１００は、時間計測を開始する。たとえば、ＥＣＵ１００は、内部に設けられるタイマ（図示せず）のカウントを開始する。Ｓ１２００にて、ＥＣＵ１００は、電源ライン８００上に流れる電流の電流値を測定する。

Ｓ１３００にて、測定された電流値と、図３に示すような、ヒューズの溶断特性を示すマップとに基づいて遅延時間を計算する。遅延時間は、溶断時間に基づいて、短絡時の電流による危険が発生しない時間の範囲内で設定される。たとえば、検知された電流値がＡ（２）であるときには、Ｔ（２）を遅延時間として設定する。また、遅延時間は、長くとも通電電流ラインの最大電流値Ａ（１）に対応するＴ（１）までの時間に設定される。ＳＭＲ２００は、通電電流ラインにおける電流に対して確実に遮断状態にする電流遮断性能が確保されている必要があるからである。

Ｓ１４００にて、ＥＣＵ１００は、計測を開始してから遅延時間が経過したか否かを判断する。遅延時間が経過したと判断されると（Ｓ１４００にてＹＥＳ）、処理はＳ１５００に移される。もしそうでないと（Ｓ１４００にてＮＯ）、処理はＳ１４００に戻される。

Ｓ１５００にて、ＥＣＵ１００はＳＭＲ２００が遮断状態になるようにＳＭＲ２００を制御する。具体的には、ＥＣＵ１００は、コイル２０２における磁力の発生を停止させて、接点部材２０２が接点２１０，２１２から離れるように制御する。

以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る車両の制御装置であるＥＣＵ１００の動作について説明する。

車両が衝突などして、衝撃が検知されると（Ｓ１０００にてＹＥＳ）、時間計測が開始され（Ｓ１１００）、電源ライン８００上に流れる電流値が測定される（Ｓ１２００）。測定された電流値とマップとに基づいて、遅延時間が計算される（Ｓ１３００）。ここで、図３に示すように流れる電流値Ａ（１）が検知されると、電流値Ａ（１）のラインとヒューズ４００の溶断特性のラインとの交点に対応する時間Ｔ（１）が遅延時間として設定される。計測を開始してから計算された遅延時間が経過すると（Ｓ１４００）。ＳＭＲ２００が遮断状態になる（Ｓ１５００）。

なお、検知される電流値がＳＭＲ２００の電流遮断性能に対して小さい場合（たとえば、Ａ（１）よりも小さい場合）においては、ＥＣＵ２００は、すぐにＳＭＲ２００が遮断状態になるように制御するようにしてもよい。

以上のようにして、本実施の形態に係る車両の制御装置によると、ＥＣＵは、ＳＭＲが導通状態であるときに、車両が衝撃を受けると、設定された遅延時間が経過した後に、ＳＭＲが遮断状態になるように制御する。車両が衝撃を受けて、負荷回路の短絡により、電源ラインに、すぐにヒューズが溶断しない程度の電流が流れると、遅延時間が経過するまでＳＭＲの遮断が待機するようにＳＭＲが制御される。これにより、遅延時間が経過するまでにヒューズが溶断すると、ＳＭＲにより電源ラインを遮断状態にすることなく、電流を遮断することができる。ＳＭＲは、通常時の電流を遮断する程度の性能を確保すればよい。車両が衝撃を受けた時点から遅延時間の経過後には、ＳＭＲを遮断状態にすることにより、ヒューズが溶断しなかったとしても、確実に電流を遮断状態にすることができるため、電源システム全体として電流遮断性能を低下させることなくＳＭＲに要求される電流遮断性能を低減させることができる。したがって、車両の衝突時の漏電を防止し、要求される電流遮断性能を低減できる車両の制御装置を提供することができる。

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。

システムメインリレーの遮断状態を示す構成図である。 システムメインリレーの導通状態を示す構成図である。 ヒューズの溶断特性を示す図である。 本実施の形態に係る車両の制御装置で実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。

符号の説明

１００ ＥＣＵ、２００ ＳＭＲ、２０２ コイル、２０４ 接点部材、２０６ 弾性体、２０８ 固定部材、２１０，２１２ 接点、３００ 負荷回路、４００ ヒューズ、５００ バッテリ、６００ 衝撃検知センサ、７００ 電流検知センサ。

Claims (3)

1. 電源が搭載された車両の制御装置であって、
   前記車両が受けた衝撃を検知するための検知手段と、
   前記電源から電力が供給されて駆動する負荷回路と、
   前記電源と前記負荷回路との間を導通および遮断のいずれかの状態にするリレーと、
   前記リレーと直列に接続されたヒューズと、
   前記リレーの状態を制御するための制御手段とを含み、
   前記制御手段は、
   前記リレーが導通状態であって、前記衝撃が検知されると、遅延時間を設定するための設定手段と、
   前記設定された遅延時間が経過すると、前記遮断状態となるように前記リレーの状態を制御するための手段とを含み、
   前記設定手段は、前記衝撃が検知されると、前記ヒューズが溶断するまでの時間に基づいて、前記遅延時間を設定するための手段を含む、車両の制御装置。
2. 前記制御装置は、前記リレーの電流値を検知するための手段をさらに含み、
   前記制御手段は、前記検知された電流値に基づいて、前記ヒューズが溶断するまでの時間を算出するための手段をさらに含む、請求項１に記載の車両の制御装置。
3. 前記設定手段は、前記電流値の正常時の最大値に対応する前記ヒューズが溶断するまでの時間を遅延時間として設定するための手段を含む、請求項１または２に記載の車両の制御装置。

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