JP2007259653A - 高電圧回路遮断構造 - Google Patents

Abstract

【課題】車両衝突時にたとえ衝突センサが働かない場合でも、バッテリからの高電圧回路を確実に遮断できるようにする。
【解決手段】リレー２，３を含むバッテリユニット４を車両に搭載し、リレーに接続された励磁線５，６に余長部７，８を形成し、余長部を車両に固定し、車両の衝突時にバッテリユニットが移動して余長部が切断されるようにした。余長部７，８の長さを衝突時のバッテリユニット４の推定移動量よりも短く設定した。励磁線５，６を制御ユニット２２に接続し、制御ユニットに衝突センサを接続した。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車の衝突時に高電圧バッテリの回路をリレーで遮断する高電圧回路遮断構造に関するものである。

図３は、従来の高電圧回路遮断構造の一形態を示すものである（特許文献１参照）。

この高電圧回路遮断構造は、電気自動車の高電圧のバッテリからメインコンタクタやモータコントローラを介してモータに高電圧を供給する装置において、衝突センサからの検知信号を受けたＥＣＵ（電子制御ユニット）がメインコンタクタをオフにして、バッテリからの高電圧回路を遮断するものである。

高電圧回路が遮断されることで、例えば車両の衝突時に高電圧回路が切断等されてショートしたりすることが回避される。

一般的に、電気自動車（ハイブリッドカーを含む）の高電圧のバッテリはプラス側とマイナス側の二つのリレーを介してインバータ側に接続され、各リレーは低電圧の励磁線を介してＥＣＵ（電子制御ユニット）に接続されている。
特開２００３−９３０３号公報（図１）

しかしながら、上記従来の高電圧回路遮断構造にあっては、衝突センサが希に衝突を検知しない場合（例えば後方からの追突（後突）やシステム制御領域外の衝突等の場合）があることが懸念され、この場合に乗員の感電等の恐れがあった。

本発明は、上記した点に鑑み、車両衝突時にたとえ衝突センサが働かない場合でも、バッテリからの高電圧回路を確実に遮断することのできる高電圧回路遮断構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る高電圧回路遮断構造は、リレーを含むバッテリユニットが車両に搭載され、該リレーに接続された励磁線に余長部が形成され、該余長部が該車両に固定され、該車両の衝突時に該バッテリユニットが移動して該余長部が切断されるようにしたことを特徴とする。

上記構成により、車両の衝突時に重量の重いバッテリユニットが慣性力で移動し、その移動に伴って励磁線の余長部が移動方向に強く引っ張られて切断することで、リレーの励磁が解除され、リレーが遮断されてバッテリの高電圧回路が遮断される。

請求項２に係る高電圧回路遮断構造は、請求項１記載の高電圧回路遮断構造において、前記余長部の長さが前記衝突時の前記バッテリユニットの推定移動量よりも短く設定されたことを特徴とする。

上記構成により、衝突時にバッテリユニットが移動した際にバッテリユニットの移動距離よりも余長部の長さが短いから、余長部が弛んでいたり、衝突方向とは交差する方向に配線された場合でも確実に切断される。

請求項３に係る高電圧回路遮断構造は、請求項１又は２記載の高電圧回路遮断構造において、前記励磁線が制御ユニットに接続され、該制御ユニットに衝突センサが接続されたことを特徴とする。

上記構成により、制御ユニットの指示で車両走行中（正常時）のリレーの励磁や消磁が行われる。衝突時に衝突センサが作動した場合は、制御ユニットの指示でリレーが消磁（遮断）される。それと同時に励磁線が切断されて、リレーが消磁（遮断）される。このようにリレーの遮断が二重の操作で確実に行われる。

請求項１記載の発明によれば、衝突時のバッテリユニットの移動を利用してリレーの励磁を解除することで、確実に高電圧回路の通電を遮断することができるから、たとえ衝突センサが作動しない場合や、衝突センサを用いない場合でも、衝突に伴う高電圧回路のショートや乗員の感電等を確実に防ぐことができる。

請求項２記載の発明によれば、余長部が弛んでいたり、衝突とは異なる方向に配線されている場合でも衝突時に確実に切断されるから、請求項１記載の発明の効果が一層確実に発揮される。

請求項３記載の発明によれば、衝突センサとの相乗効果でリレーが確実に遮断され、請求項１記載の発明の効果がさらに一層確実に発揮される。

図１〜図２は、本発明に係る高電圧回路遮断構造の一実施形態を示すものである。

この高電圧回路遮断構造は、電気自動車（ハイブリッドカーを含む）の高電圧のバッテリ１とそれに接続されたリレー２，３とを含むバッテリユニット４に対して、リレー２，３を励磁するための低電圧回路である励磁線（電線）５，６に余長をもたせて分岐線（余長部）７，８を形成し（分岐線とし）、この分岐線７，８の長さＬを車両衝突時のバッテリユニット４の推定移動量（距離）よりも短く設定し、且つ分岐線７，８の先端を車両ボディ（図示せず）にしっかりと固定し、車両衝突時のバッテリユニット４の移動によって分岐線７，８を切断させることで、リレー２，３の励磁を解除して高電圧回路９，１０を遮断するものである。

リレーは＋極のリレー２と−極のリレー３との二つがバッテリ１と一体的にバッテリパック（ケース）１１に搭載されてバッテリユニット４を構成している。各リレー２，３はボルト等でしっかりとバッテリパック１１あるいはバッテリ１自体に固定されている。各リレー２，３を有する電気接続箱（図示せず）をバッテリパック１１にボルト等で強固に固定することも可能である。

＋極のリレー２の可動接点１２の一方はバッテリ１の一端末の＋電極１３に高圧線やバスバーといった高電圧回路９ａを介して接続され、可動接点１２の他方は高圧線９でインバータ１４の＋極の端子（図示せず）に接続されている。同様に、−極のリレー３の可動接点１２の一方はバッテリ１の他端末の−電極１５に高電圧回路１０ａを介して接続され、可動接点１２の他方は高圧線１０でインバータ１４の−極の端子（図示せず）に接続されている。

低電圧の励磁線５，６は各リレー２，３ごとに一本ずつ計二本配線され、各励磁線５，６は長さ方向中間部に余長部である分岐線７，８を有している。図１で各丸点１６で示す部位の間が分岐線７，８であり、各丸点１６で示す部位を鎖線１７の如く短絡させたものが従来の励磁線の一部である（鎖線１７の部分は本実施形態では存在しない）。

分岐線７，８とリレー２，３との間の励磁線部分５ａ，６ａはバッテリユニット４にしっかりと固定されている。励磁線部分５ａ，６ａが固定されない場合は、分岐線７，８と励磁線部分５ａ，６ａとを合わせた長さの余長部が構成され、この余長部の長さがバッテリユニット４の推定移動量よりも短いことが必要となる。

一方の励磁線５は＋極のリレー２のコイル１８に続く低電圧の回路（電線又は細いバスバー）１９にコネクタ２１で接続され、同じく他方の励磁線６は−極のリレー３のコイル１８に続く低電圧の回路２０にコネクタ２１で接続され、各励磁線５，６はＥＣＵ（電子制御ユニット）２２に接続され、各コイル１８は共通のアース回路２３でアース接続されている。各コネクタ２１は例えばバッテリパック１１に固定されている。

ＥＣＵ２２には図示しない各センサ等が接続され、センサの信号を受けてＥＣＵ２２が各励磁線５，６へ通電するか否か（リレー２，３を励磁するか消磁するか）を判断して実行させる。センサとして従来の衝突センサが含まれることが好ましい。

図２の如く、バッテリユニット４の近傍に分岐線７，８が配置され、且つ分岐線７，８の先端（折り返し点）７ａ，８ａが車両ボディに強固に固定されている（固定部を符号２４で示す）。固定部（固定手段）２４としては、例えば分岐線７，８の折り返し部７ａ，８ａをボルト等のフック部材（図示せず）に引っ掛けたりする等が挙げられ、分岐線７，８の固定強度は分岐線７，８の切断強度よりも強いことが必要である。

各分岐線７，８の長さ、すなわち折り返された分岐線７，８の往部又は復部の長さ（往部と復部の長さは同じである）は、衝突時のバッテリユニット４の推定移動量よりも短いことが必要である。

例えば車両が追突されて矢印Ａの如く車両前方向にバッテリユニット４が移動した場合や、車両が自ら前突して同じく矢印Ａの如く車両前方向にバッテリユニット４が移動した場合に、分岐線７，８は車両前方に急激に引っ張られて図２の符号２５の如く中間部で切断される。これにより、各リレー２，３のコイル１８の励磁が解除され、各リレー２，３の図示しないソレノイドがばねの力で戻されて、ソレノイドと一体に可動接点１２が開き、リレー２，３がオフ（遮断）される。

車両に分岐線７，８が弛んだ状態で配索された場合や、分岐線が車両の前後方向ではなく斜め方向に配索された場合でも、衝突時にバッテリユニット４の移動量よりも分岐線７，８の長さが短いので、分岐線７，８は強い引張力を受けて確実に切断される。

図２で矢印Ａ方向が車両前側で、分岐線７，８は車両右側から斜め後方に配線されている。分岐線７，８を上方向や下方向に配線することも可能であり、その場合でも、分岐線７，８の長さがバッテリユニット４の推定移動量よりも短いから、分岐線７，８は衝突時に確実に切断される。本例でコネクタ２１はバッテリユニット４の上面側に配置されている。分岐線７，８を弛みなく車両前後方向に真直に配線した場合は、分岐線７，８の長さをバッテリユニット４の推定移動量以上とすることが可能である（但し側突の場合は除く）。

分岐線７，８とＥＣＵ２２との間の励磁線部分５ｂ，６ｂは例えば車両ボディ等に係止クリップ２６等で固定される。この励磁線部分５ｂ，６ｂの長さは分岐線７，８よりも長く設定されており、衝突時にバッテリユニット４が移動した際に、バッテリユニット４に続くリレー寄りの励磁線部分５ａ，６ａと分岐線７，８とが引張力を受け、リレー寄りの励磁線部分５ａ，６ａはバッテリユニット４に強固に固定されており、ＥＣＵ２２寄りの励磁線部分５ｂ，６ｂは引張力を受けないので、この励磁線部分５ｂ，６ｂの固定は強度の弱いものでよい。

本例では、励磁線５，６の長手方向中間部に分岐線７，８を形成しているが、例えばバッテリユニット４のコネクタ２１に続く励磁線部分５ａ，６ａを分岐線７，８として車両ボディに固定することも可能である。コネクタ２１はバッテリユニット４にしっかり固定されている。何れの場合も分岐線７，８の位置はバッテリユニット４の近くであることが、車両衝突時に分岐線７，８が強い引張力を受けて瞬時に切断される上で好ましい。分岐線７，８の位置がバッテリユニット４から遠く離れている場合は、引張力を受けた際に励磁線５，６が伸びる等して、分岐線７，８の切断が時間を要したり不確実になりやすい。

バッテリユニット４の推定移動量（移動狙い値）は、例えばバッテリユニット４と車両ボディ（図示せず）との間の隙間寸法、あるいはバッテリ１とバッテリパック１１の内壁との間の隙間寸法等で規定される。衝突時に重いバッテリユニット４又はバッテリ１が慣性力でボルト等の固定手段を壊して衝突方向に移動して車両ボディの内壁又はバッテリパック１１の内壁に突き当たって停止するからである。

なお、上記実施形態においては、＋極と−極の二つのリレー２，３の各励磁線５，６に切断用の分岐線７，８を形成したが、例えば＋極のリレー２の励磁線５のみに切断用の分岐線７を形成することも可能である。

また、上記実施形態においては、バッテリユニット４はバッテリパック１１内に少なくともバッテリ１とリレー２，３とを含む（リレー２，３は図示しない電気接続箱又は電気接続ブロックに設けられていてもよい）ものとして説明したが、例えばバッテリパック１１を用いずにバッテリ１に直接的にリレー２，３を搭載固定したものもバッテリユニットと呼称することができる。電気接続箱を用いた場合、励磁線接続用のコネクタ２１は電気接続箱に設けられ、電気接続箱はバッテリパック１１にしっかり固定される。

また、上記実施形態においては、電気自動車用のバッテリ１として説明したが、例えば通常のエンジン車両において１２Ｖ以上の高圧のバッテリを用いた車両にも、上記高電圧回路遮断構造を適用可能である。

また、上記実施形態において、車両の衝突は前突や後突や側突を含むものである。前突と後突と側突とでバッテリユニット４の推定移動量が異なる場合は、最も短い移動量に対してそれ以下の長さに分岐線７，８の長さを設定することが好ましい。右側突と左側突とでは、バッテリユニット４が分岐線７，８の引張方向ではなく弛み方向に移動するが、この場合でも、分岐線７，８の長さがバッテリユニット４の移動量よりも短いから、確実に切断が行われる。分岐線７，８の向きを垂直（上向き又は下向き）に配索することも可能である。前突の場合と後突（追突）の場合は何れもバッテリユニット４が前方向に移動するので、分岐線７，８の向きは前から後に配索することが好ましい。

本発明に係る高電圧回路遮断構造の一実施形態を示す回路説明図である。 同じく高電圧回路遮断構造を示す要部斜視図である。 従来の高電圧回路遮断構造の一形態を示すブロック図である。

符号の説明

１ バッテリ
２，３ リレー
４ バッテリユニット
５，６ 励磁線
７，８ 分岐線（余長部）
２２ ＥＣＵ（制御ユニット）

Claims (3)

1. リレーを含むバッテリユニットが車両に搭載され、該リレーに接続された励磁線に余長部が形成され、該余長部が該車両に固定され、該車両の衝突時に該バッテリユニットが移動して該余長部が切断されるようにしたことを特徴とする高電圧回路遮断構造。
2. 前記余長部の長さが衝突時の前記バッテリユニットの推定移動量よりも短く設定されたことを特徴とする請求項１記載の高電圧回路遮断構造。
3. 前記励磁線が制御ユニットに接続され、該制御ユニットに衝突センサが接続されたことを特徴とする請求項１又は２記載の高電圧回路遮断構造。

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