JP2008154305A - ケーブルの保護機構 - Google Patents

Abstract

【課題】ケーブルの温度制御を行なうことによりケーブルを保護することが可能なケーブルの保護機構を提供する。
【解決手段】ケーブルの保護機構は、絶縁被覆され、ハイブリッド車両の駆動装置に接続されるケーブル３０Ａ１と、ケーブル３０Ａ１からのリーク電流を検知するリーク電流検知ユニット５１と、リーク電流検知ユニット５１の検知結果に基づいてケーブル３０Ａ１の温度を推定する温度推定ユニット５２と、温度推定ユニット５２による推定結果に基づいてケーブル３０Ａ１の温度上昇を抑制する制御を行なうＥＣＵ５０およびＰＣＵ３０とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、ケーブルの保護機構に関し、特に、ケーブルからのリーク電流の検知結果に基づいてケーブルの温度上昇を制限するケーブルの保護機構に関する。

特開２００４−２１５４３２号公報（特許文献１）には、モータの漏電量に基づいて冷却装置であるオイルポンプやオイルクーラの運転制御を行ない、モータの温度の上昇を抑制することが記載されている。

また、特開平７−１２３５０４号公報（特許文献２）には、給電線の通過電流や給電線の車体に対する漏電を検出する検出器と、その検出値が所定値以上であると給電路を遮断するように開閉器を制御する制御回路とを含む電気自動車用安全装置が記載されている。

また、特開平１１−６４４２３号公報（特許文献３）には、温度変化に応じて抵抗値が変化する板状のサーミスタを用いた車両用電源線の異常検出装置が記載されている。
特開２００４−２１５４３２号公報 特開平７−１２３５０４号公報 特開平１１−６４４２３号公報

特許文献１では、モータの温度上昇を抑制しているが、モータの温度が通常の範囲内であっても、ケーブルの温度上昇を抑制する必要がある場合が生じ得る。

特許文献２では、単に給電線の通過電流や給電線からの漏電量を検知しているだけであり、その検出値からケーブル温度を推定してケーブルの保護を図るものではない。また、特許文献３では、単に板状のサーミスタの抵抗値から温度を検知しているだけであり、その検知結果に基づいて温度制御を行なう構成は記載されていない。

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、ケーブルの温度制御を行なうことによりケーブルを保護することが可能なケーブルの保護機構を提供することにある。

本発明に係るケーブルの保護機構は、絶縁被覆され、電気機器に接続されるケーブルと、ケーブルからのリーク電流を検知するリーク電流検知手段と、リーク電流検知手段の検知結果に基づいてケーブルの温度を推定するケーブル温度推定手段と、ケーブル温度推定手段による推定結果に基づいてケーブルの温度上昇を抑制する制御を行なう制御手段とを備える。

上記構成によれば、ケーブルの温度が過度に上昇することを抑制することができるので、ケーブルの保護を図ることができる。

好ましくは、上記ケーブルの保護機構において、電気機器はハウジングを有し、ケーブルとハウジングとが電気的に絶縁される。

上記構成によれば、ケーブルからのリーク電流と電気機器からのリーク電流とを別々に検知することができるので、ケーブルからのリーク電流を正確に検知することができる。

１つの例として、上記ケーブルの保護機構において、電気機器はアース手段を含み、ケーブルは、アース手段と異なる他のアース手段を含む。

１つの例として、上記ケーブルの保護機構において、電気機器は車両を駆動する回転電機を含み、制御手段は回転電機の動作を制御し、ケーブルは、回転電機と制御手段とを電気的に接続する。

本発明によれば、ケーブルの絶縁抵抗に応じてケーブルの温度制御を行なうことによりケーブルを保護することができる。

以下に、本発明の実施の形態について説明する。なお、同一または相当する部分に同一の参照符号を付し、その説明を繰返さない場合がある。

なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本発明にとって必ずしも必須のものではない。また、以下に複数の実施の形態が存在する場合、特に記載がある場合を除き、各々の実施の形態の特徴部分を適宜組合わせることは、当初から予定されている。

図１は、本発明の１つの実施の形態に係るケーブルの保護機構が適用される車両の駆動装置の構成を示した図である。図１を参照して、駆動装置１０は、ハイブリッド車両を駆動する駆動装置であって、モータジェネレータ１００，２００と、プラネタリギヤ機構３００と、減速機構４００と、ディファレンシャルギヤ機構５００と、ドライブシャフト受け部６００と、端子台７１０，７２０とを含んで構成される。モータジェネレータ１００，２００、プラネタリギヤ機構３００、減速機構４００およびディファレンシャルギヤ機構５００は、ハウジング８００内に設けられる。

モータジェネレータ１００，２００は、電動機および発電機の少なくとも一方の機能を有する回転電機であり、回転シャフトと、該回転シャフトに固設されるロータと、ステータとを含んで構成される。

「動力分割機構」としてのプラネタリギヤ機構３００は、サンギヤ、リングギヤ、およびプラネタリキャリヤ（いずれも図示せず）を含む。プラネタリギヤ機構３００におけるサンギヤは、モータジェネレータ１００の回転シャフトに接続されている。プラネタリギヤ機構３００におけるリングギヤは、モータジェネレータ２００の回転シャフトに接続されている。プラネタリギヤ機構３００におけるプラネタリキャリヤは、エンジンから出力された動力が伝達されるシャフト２０と接続されている。そして、プラネタリギヤ機構３００におけるリングギヤの動力が、減速機構４００に伝達される。

減速機構４００は、プラネタリギヤ機構３００とディファレンシャルギヤ機構５００との間に設けられる。また、ディファレンシャルギヤ機構５００は、ドライブシャフト受け部６００を介してドライブシャフトと接続される。

モータジェネレータ１００，２００は、それぞれ、ハウジング８００に設けられた端子台７１０，７２０を介してケーブル３０Ａ１，３０Ａ２と電気的に接続される。ケーブル３０Ａ１，３０Ａ２の他端は、ＰＣＵ（Power Control Unit）３０に接続されている。ＰＣＵ３０は、ケーブル４０Ａを介してバッテリ４０と電気的に接続される。これにより、バッテリ４０とモータジェネレータ１００，２００とが電気的に接続される。なお、ＰＣＵ３０の動作は、ＥＣＵ（Electrical Control Unit）５０により制御される。

ＥＣＵ５０へは、アクセルペダルに配置された位置センサによって検出されるアクセル踏込み量／踏込み速度を始めとする各種センサからの運転状況・車両状況を示す情報が入力される。運転状況を示す情報には、上記のアクセル位置センサの出力の他に、車輪速度センサ出力、車体勾配センサ出力などが含まれる。さらに、車両状況として、モータジェネレータの動作条件を示す、モータジェネレータ１００，２００の温度センサ・電流センサ・回転速度センサ出力などが入力される。ＥＣＵ５０は、入力されたこれらの情報に基づき、ハイブリッド車両に関する種々の制御を統合的に行なう。

ハイブリッド車両の走行時において、エンジンから出力された動力は、シャフト２０に伝達され、プラネタリギヤ機構３００により２経路に分割される。

上記２経路のうちの一方は、減速機構４００から、ディファレンシャルギヤ機構５００を介してドライブシャフト受け部６００に伝達される経路である。ドライブシャフト受け部６００に伝達された駆動力は、ドライブシャフトを介して駆動輪に回転力として伝達されて、車両を走行させる。

もう一方は、モータジェネレータ１００を駆動させて発電する経路である。モータジェ
ネレータ１００は、プラネタリギヤ機構３００により分配されたエンジンの動力により発電する。モータジェネレータ１００により発電された電力は、車両の走行状態や、バッテリ４０の状態に応じて使い分けられる。たとえば、車両の通常走行時および急加速時においては、モータジェネレータ１００により発電された電力はそのままモータジェネレータ２００を駆動させる電力となる。一方、バッテリ４０において定められた条件の下では、モータジェネレータ１００により発電された電力は、ＰＣＵ３０内に設けられたインバータおよびコンバータを介してバッテリ４０に蓄えられる。

モータジェネレータ２００は、バッテリ４０に蓄えられた電力およびモータジェネレータ１００により発電された電力のうちの少なくとも一方の電力により駆動する。モータジェネレータ２００の駆動力は、減速機構４００からディファレンシャルギヤ機構５００を介してドライブシャフト受け部６００に伝達される。このようにすることで、モータジェネレータ２００からの駆動力によりエンジンの駆動力をアシストしたり、モータジェネレータ２００からの駆動力のみによりハイブリッド車両を走行させたりすることができる。

一方、ハイブリッド車両の回生制動時には、駆動輪は車体の慣性力により回転させられる。駆動輪からの回転力によりドライブシャフト受け部６００、ディファレンシャルギヤ機構５００および減速機構４００を介してモータジェネレータ２００が駆動される。このとき、モータジェネレータ２００が発電機として作動する。このように、モータジェネレータ２００は、制動エネルギーを電力に変換する回生ブレーキとして作用する。モータジェネレータ２００により発電された電力は、ＰＣＵ３０内に設けられたインバータを介してバッテリ４０に蓄えられる。

駆動装置１０を動作させると、モータジェネレータ１００,２００の温度が上昇する。モータジェネレータ１００,２００の温度が過度に上昇すると、たとえばロータに埋設された永久磁石の磁力が低下したり、絶縁部の抵抗値が低下して漏電が生じやすくなったりするという問題がある。したがって、駆動装置１０では、モータジェネレータ１００,２００の温度を監視し、該温度が所定の範囲を超えて高くなった場合には、モータジェネレータ１００,２００の出力を抑制したり、冷却装置を動作させるようにしている。

他方、モータジェネレータ１００,２００の温度が所定の範囲内であっても、各機器を電気的に接続するケーブルの温度が許容範囲を超える場合が生じ得る。したがって、モータジェネレータ１００,２００の温度制御とは別に、各ケーブルの温度制御を行なうことが重要である。

図２は、本実施の形態に係るケーブルの保護機構を示すブロック図である。ここでは、ケーブル３０Ａ１の保護機構について説明する。図２を参照して、ケーブル３０Ａ１は、Ｕ相ケーブル３０Ａ１Ｕ、Ｖ相ケーブル３０Ａ１ＶおよびＷ相ケーブル３０Ａ１Ｗを含んで構成される。ケーブル３０Ａ１は、たとえばアルミニウムなどからなる金属製コネクタ部３１Ａ１を介して端子台７１０に接続されている。金属製コネクタ部３１Ａ１と端子台７１０との間には、絶縁材料３２Ａ１が設けられている。これにより、ケーブル３０Ａ１と駆動装置１０のハウジング８００とが互いに電気的に絶縁される。また、ケーブル３０Ａ１は、絶縁被覆材３３Ａ１により被覆されている。

金属製コネクタ部３１Ａ１には、抵抗測定用端子が設けられる。この抵抗測定用端子は、ＥＣＵ５０に設けられたリーク電流検知ユニット５１に接続されている。このようにすることで、絶縁被覆されたケーブル３０Ａ１からのリーク電流がリーク電流検知ユニット５１に導かれる。ケーブル３０Ａ１の温度が上昇すると、リーク電流検知ユニット５１に導かれるリーク電流が増大する。リーク電流検知ユニット５１による検知結果は、温度推定ユニット５２に伝達される。温度推定ユニット５２は、リーク電流検知ユニット５１による検知結果に基づいて、ケーブル３０Ａ１の温度を推定する。ＥＣＵ５０は、温度推定ユニット５２によるケーブル３０Ａ１の温度の推定結果を、ＰＣＵ３０に伝達する。ケーブル３０Ａ１の温度が所定の範囲よりも高い場合、「制御手段」としてのＥＣＵ５０およびＰＣＵ３０は、ケーブル３０Ａ１に流れる電流を抑制するような制御を行なう。

また、駆動装置１０は、ハウジング８００に接続された「アース手段」としてのアース経路６０を有し、ケーブル３０Ａ１は、「他のアース手段」としてのアース経路７０を有する。

次に、図３を用いて、本実施の形態に係るケーブルの保護のフローについて説明する。図３を参照して、ステップ１０（以下、「Ｓ１０」のように略す。）において、リーク電流検知ユニット５１により、ケーブル３０Ａ１からのリーク電流を検知する。次に、Ｓ２０において、リーク電流検知ユニット５１により検知されたリーク電流値に基づいて、温度推定ユニット５２により、ケーブル３０Ａ１の温度を推定する。そして、Ｓ２５において、ケーブル３０Ａ１の温度が所定値（たとえば１８０℃程度）を超える場合には、Ｓ３０に進み、所定値以下である場合には、再びＳ１０に戻る。Ｓ３０においては、ＥＣＵ５０およびＰＣＵ３０により、ケーブル３０Ａ１に流れる電流を制限するような制御が行なわれる。

以上説明したように、本実施の形態に係るケーブルの保護機構によれば、ケーブル３０Ａ１からのリーク電流の検知結果から推定されるケーブル温度が所定値を超えた場合に、ケーブル３０Ａ１に流れる電流を制限することができるので、ケーブル３０Ａ１の温度が過度に上昇することを抑制し、ケーブル３０Ａ１の保護を図ることができる。

また、ケーブル３０Ａ１とハウジング８００とが電気的に絶縁されることにより、ケーブル３０Ａ１からのリーク電流と駆動装置１０からのリーク電流とを別々に検知することができるので、ケーブル３０Ａ１からのリーク電流を正確に検知することができる。

上述した内容について要約すると、以下のようになる。すなわち、本実施の形態に係るケーブルの保護機構は、絶縁被覆され、「電気機器」としての駆動装置１０に接続されるケーブル３０Ａ１と、ケーブル３０Ａ１からのリーク電流を検知するリーク電流検知ユニット５１と、リーク電流検知ユニット５１の検知結果に基づいてケーブル３０Ａ１の温度を推定する温度推定ユニット５２と、温度推定ユニット５２による推定結果に基づいてケーブル３０Ａ１の温度上昇を抑制する「制御手段」としてのＥＣＵ５０およびＰＣＵ３０とを備える。

なお、上記の例では、ケーブル温度が所定値を超えた場合にケーブル３０Ａ１に流れる電流を制限することでケーブル３０Ａ１の温度上昇を抑制する例について説明したが、ケーブル３０Ａ１用の冷却機構を設け、ケーブル温度が所定値を超えた場合に該冷却機構を作動させることによっても、上記と同様に、ケーブル３０Ａ１の保護を図ることができる。

また、上記の例では、ケーブル３０Ａ１の保護機構について説明したが、当該保護機構は、任意のケーブルに適用可能である。たとえば、本実施の形態において、上述した保護機構は、ケーブル３０Ａ２に適用されてもよいし、ケーブル４０Ａに適用されてもよい。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、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。

本発明の１つの実施の形態に係るケーブルの保護機構が適用される車両の駆動装置の構成を示した図である。 本発明の１つの実施の形態に係るケーブルの保護機構を示すブロック図である。 本発明の１つの実施の形態に係るケーブルの保護機構によるケーブルの保護を説明するためのフロー図である。

符号の説明

１０ 駆動装置、２０ シャフト、３０ ＰＣＵ、３０Ａ１，３０Ａ２，４０Ａ ケーブル、３０Ａ１Ｕ Ｕ相ケーブル、３０Ａ１Ｖ Ｖ相ケーブル、３０Ａ１Ｗ Ｗ相ケーブル、３１Ａ１ 金属製コネクタ部、３２Ａ１ 絶縁材料、３３Ａ１ 絶縁被覆材、４０ バッテリ、５０ ＥＣＵ、５１ リーク電流検知ユニット、５２ 温度推定ユニット、６０，７０ アース経路、１００，２００ モータジェネレータ、３００ プラネタリギヤ機構、４００ 減速機構、５００ ディファレンシャルギヤ機構、６００ ドライブシャフト受け部、７１０，７２０ 端子台、８００ ハウジング。

Claims (4)

1. 絶縁被覆され、電気機器に接続されるケーブルと、
   前記ケーブルからのリーク電流を検知するリーク電流検知手段と、
   前記リーク電流検知手段の検知結果に基づいて前記ケーブルの温度を推定するケーブル温度推定手段と、
   前記ケーブル温度推定手段による推定結果に基づいて前記ケーブルの温度上昇を抑制する制御を行なう制御手段とを備えた、ケーブルの保護機構。
2. 前記電気機器はハウジングを有し、
   前記ケーブルと前記ハウジングとが電気的に絶縁される、請求項１に記載のケーブルの保護機構。
3. 前記電気機器はアース手段を含み、
   前記ケーブルは、前記アース手段と異なる他のアース手段を含む、請求項１または請求項２に記載のケーブルの保護機構。
4. 前記電気機器は車両を駆動する回転電機を含み、
   前記制御手段は前記回転電機の動作を制御し、
   前記ケーブルは、前記回転電機と前記制御手段とを電気的に接続する、請求項１から請求項３のいずれかに記載のケーブルの保護機構。

Images