JP2014068431A - 車両の電力制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両の電力制御装置に関し、迅速かつ確実にコンデンサの残留電力を消費する。
【解決手段】車両に内蔵される電気回路３０上にコンデンサ２を介装する。また、コンデンサ２の残留電力を消費する放電装置３をコンデンサ２に接続するとともに、電圧を変圧して出力するコンバータ９を放電装置３に接続する。車両の衝突時に、コンデンサ２の残留電力を入力源として放電装置３の起動電圧をコンバータ９に生成させる制御手段１０を設ける。さらに、コンバータ９に蓄えられた起動電圧を放電装置３に供給するように放電装置３とコンバータ９とを非常用給電線３１で接続する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電気回路に電圧平滑化用のコンデンサを内蔵する車両の電力制御装置に関する。

電動ドライブを備えたハイブリッド自動車や電気自動車には、バッテリの直流電力を交流電力へと変換するインバータが搭載されている。インバータでは、複数のスイッチング素子のそれぞれが高周期で断接制御され、多相の交流電力が生成される。インバータから出力される交流電圧のパルス幅を変更することにより、電動ドライブで発生する駆動トルクを調整することができる。

ところで、一般的なインバータには、スイッチング素子に入力される直流電圧を平滑化する平滑コンデンサと、平滑コンデンサの残留電荷を除去するための放電抵抗器とが内蔵される。平滑コンデンサは、典型的にはインバータ内の電力変換回路に対して並列に接続され、バッテリから出力される直流電圧の脈動を抑制するように機能する。

例えば、バッテリの出力電圧が一時的に低下したようなときには、低下分の電圧が平滑コンデンサにストックされた電圧によって補填される。これにより、電力変換回路に入力される電圧が安定化し、延いてはインバータでの変換後の交流電圧が安定する。また、放電抵抗器は電力変換回路での電力変換が不要であるときに、平滑コンデンサに残留した電荷を消費する機能を持つ。これにより、バッテリ及びインバータ間の直流回路に残留する電圧が低下し、回路の安全性が保証される。

このような平滑コンデンサの残留電荷を取り除くための制御に関して、残留電力を他の電装品に充当する技術も提案されている。例えば特許文献１には、平滑コンデンサの残留電力をDC-DCコンバータで電圧変換したうえで、補機バッテリの充電電力とする技術が記載されている。このような制御により、エネルギーロスを削減できるとされている。

特開平10-164709号公報

しかしながら、上記のような従来の手法では、車両故障や衝突等による車両停止時に、平滑コンデンサに残留する電荷を放電させることができない場合がある。例えば、特許文献１の技術において、車両の衝突によって補機バッテリが破損し、あるいは補機バッテリの給電回路に断線が生じると、平滑コンデンサの残留電荷を補機バッテリに充電することができなくなる。また、補機バッテリの機能が失われると、放電抵抗器に電流を流すためのスイッチやリレーが作動しなくなり、残留電荷を消費できなくなる。

本件の目的の一つは、上記のような課題に鑑み創案されたもので、迅速かつ確実にコンデンサの残留電荷を消費することのできる車両の電力制御装置を提供することである。
なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。

（１）ここで開示する車両の電力制御装置は、車両に内蔵される電気回路上に介装されたコンデンサと、前記コンデンサに接続され、前記コンデンサの残留電力を消費する放電装置と、前記放電装置に接続され、電圧を変圧して出力するコンバータと、を備える。
また、前記車両の衝突時に、前記コンデンサの残留電力を入力源として前記放電装置の起動電圧を前記コンバータに生成させる制御手段と、前記起動電圧を前記放電装置に供給するように前記放電装置と前記コンバータとを接続する非常用給電線とを備える。

（２）また、前記車両の衝突を検出する衝突センサを備えることが好ましい。この場合、前記制御手段は、前記衝突センサで衝突が検出されたときに、前記起動電圧を前記コンバータに生成させることが好ましい。
（３）また、前記車両の補機バッテリと前記放電装置とを接続する通常用給電線と、前記補機バッテリと前記コンバータとを接続する充電用給電線と、をさらに備えることが好ましい。
（４）また、前記制御手段が、前記車両の衝突時に、前記コンバータの許容入力電圧を低下させることが好ましい。

この場合、車両の非衝突時には、コンバータの許容入力電圧が平常値（例えば100〜210[V]以上）に制御される。これにより、回路電圧が平常値以上の状態であればコンバータが作動し、補機バッテリが充電される。また、回路電圧が平常値未満の状態ではコンバータが非作動となり、それ以上の電圧低下が阻止される。
一方、車両の衝突時には、コンバータの許容入力電圧が低下するように制御されるため（例えば0〜100[V]）、例えば走行用バッテリのコンタクタが遮断された状態であっても残留電力でコンバータが作動することになり、放電装置の起動電圧（起動電力）がより確実に生成されることになる。

開示の車両の電力制御装置によれば、放電装置とコンバータの出力側とを非常用給電線で接続し、車両の衝突時に放電装置の起動電圧を供給する制御構成とすることで、迅速かつ確実にコンデンサの残留電力を消費することができる。

一実施形態に係る電力制御装置が適用された車両の構成を例示する側面図である。 本電力制御装置の構成を例示するブロック図及び回路図である。 本電力制御装置での制御を説明するためのフローチャートの例である。

図面を参照して車両の電力制御装置について説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができるとともに、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることが可能である。

［１．車両構成］
本実施形態の電力制御装置が適用された車両２０を図１に示す。この車両２０は、電力で走行する電気自動車、又はプラグインハイブリッド自動車である。この車両２０には、車両駆動用のメインバッテリ１６と、電動式のモータ１５（走行用モータ）とが設けられる。車両２０がプラグインハイブリッド自動車である場合には、エンジン２６（内燃機関）も搭載される。

メインバッテリ１６は、車両２０自身が発電した電力や外部電源から供給される電力で充電可能な蓄電装置であり、モータ１５を駆動するための電力源である。車両２０の発電電力としては、モータ１５の回生作動時やエンジン２６の駆動力による発電電力が挙げられる。また、外部電力としては、家庭用コンセントから供給される100[V]，200[V]交流電力や、充電ステーションから供給される高電圧交流電力等が挙げられる。メインバッテリ１６のバッテリ電圧は、モータ１５の作動特性に応じて比較的高電圧（例えば200〜400[V]）に設定される。

モータ１５は、メインバッテリ１６の電力を消費して車輪を回転駆動する機能と、車輪の慣性トルクを利用した発電によって電力を回生する機能とを兼ね備えた交流同期型又は非同期型のモータ・ジェネレータである。モータ１５とメインバッテリ１６との間にはインバータ１が介装され、ここで直流電力と交流電力との変換が実施される。モータ１５の機能やインバータ１の作動状態は、後述する電子制御装置１０において、車両２０の走行状態に応じて制御される。

車両２０の内部には、補機バッテリ１７が設けられる。この補機バッテリ１７は、車両２０に搭載される補機類の電源となる比較的低電圧（例えば12〜14[V]）の蓄電装置である。補機バッテリ１７の電力は、投光装置や空調装置，音響装置，各種電子制御装置等の多様な低電圧機器に供給される。以下、補機バッテリ１７の電力で作動する補機類のことを、単に電装負荷３４とも呼ぶ。

車両２０の外表面には、外部充電時に充電ケーブル２２を接続するためのインレット２１（電力引き込み口）が設けられる。また、インレット２１とメインバッテリ１６とを接続する回路上には、車載充電器１８が介装される。この車載充電器１８は、交流電力を直流電力に変換する電力変換装置である。外部電源から入力された交流電流は、車載充電器１８の内部で直流電流に変換され、メインバッテリ１６に充電される。

車両２０の任意の位置には、衝突センサ２３，イグニッションリレー２４及び車速センサ２５が設けられる。衝突センサ２３とは、車両２０と他の物体との衝突（実際に接触，衝突したことや、接触，衝突の可能性が高いこと等）を検出するものであり、例えば衝突時の車体加速度を検出する加速度センサや、周囲の物体の位置を検出するレーダー装置等である。衝突センサ２３で検出された車両２０の衝突に関する情報は、電子制御装置１０に伝達される。

イグニッションリレー２４は、イグニッションキースイッチ（パワースイッチ）の操作位置に応じた信号を出力するものである。ここでは、イグニッションキースイッチの操作位置がオン位置（又はアクセサリ位置）であるときにオン信号が出力され、オフ位置であるときにオフ信号が出力される（又は、信号出力が停止する）。また、車速センサ２５は、車両２０の走行速度（車速）を検出するものである。イグニッションリレー２４の出力信号と車速センサ２５で検出された車速の情報も、電子制御装置１０に伝達される。

［２．回路構成］
図２は、メインバッテリ１６からモータ１５への給電回路を模式的に示す回路図である。図２中の太実線は、メインバッテリ１６に接続された高電圧回路３０を示し、細実線は補機バッテリ１７に接続された低電圧回路４０を示す。

低電圧回路４０には、回路電圧を検出するための信号線２７と複数の電装負荷３４とが接続される。信号線２７は、低電圧回路４０の電圧（すなわち補機バッテリ１７の端子間電圧）に対応する電圧信号を電子制御装置１０に伝達するラインである。低電圧回路４０が断線したときには、信号線２７上の電圧信号が消失する。したがって、信号線２７は、低電圧回路４０の断線を検出する手段としての機能を持つ。また、電装負荷３４とは、例えば上述の投光装置や空調装置，音響装置，各種電子制御装置等の低電圧機器である。なお、図２中では記載を省略して一つの電装負荷３４のみを図示する。

高電圧回路３０及び低電圧回路４０の活電部は、全て絶縁体で被覆される。以下、高電圧回路３０を構成する給電線のうち、メインバッテリ１６の一方の電極に接続されたものを給電線Ｌ１と呼び、他方の電極に接続されたものを給電線Ｌ２と呼ぶ。高電圧回路３０上には、コンタクタ１４，車載充電器１８，メインバッテリ１６，インバータ１及びコンバータ９が介装される。

コンタクタ１４（遮断器）は、高電圧回路３０のメインスイッチであり、メインバッテリ１６からの給電を遮断又は許可（接続）するものである。コンタクタ１４の断接状態は、電子制御装置１０で制御される。例えば、イグニッションリレー２４からオフ信号が出力されたときや、衝突センサ２３で車両２０の衝突が検出されたときには、コンタクタ１４が切断状態とされる。なお、高電圧回路３０上でのコンタクタ１４の配設位置は、インバータ１とコンバータ９とによって挟まれる区間以外の位置に設定される。

車載充電器１８は、交流電力を直流電力に変換する電力変換装置である。例えば、外部充電時にインレット２１から入力される交流電流は、車載充電器１８で直流電流に変換されたのち、メインバッテリ１６に充電される。なお、車載充電器１８は、インレット２１に充電ケーブル２２が差し込まれたときにのみ作動可能な状態となる。

インバータ１は、メインバッテリ１６の直流電力を交流電力に変換する電力変換装置である。このインバータ１には、図２に示すように、変換回路８，コンデンサ２及び放電装置３が内蔵される。変換回路８（DC-AC変換回路）は、メインバッテリ１６から導入される直流電流を交流電流に変換してモータ１５に供給する電気回路である。例えば、モータ１５が三相交流モータである場合には、変換回路８内で三相交流の電力が生成される。

コンデンサ２は、変換回路８に対して並列に接続された蓄電器である。このコンデンサ２は、変換回路８に入力される直流の端子間電圧を平滑化する機能を持つ。メインバッテリ１６から導入される直流電圧の一時的な変化やノイズ成分は、コンデンサ２の働きによって吸収され、電圧が安定化する。

放電装置３は、コンデンサ２に蓄電された電荷（電力）を消費するための回路であり、コンデンサ２に対して並列に接続される。この放電装置３には、放電回路４，放電抵抗５及びスイッチ６が設けられる。放電回路４は、図２に示すように、給電線Ｌ１及び給電線Ｌ２間を接続する回路である。また、放電抵抗５及びスイッチ６は、放電回路４上に直列に配置される。

放電抵抗５は、コンデンサ２に蓄えられている電荷を消費するための抵抗器である。電荷の消費は、電子制御装置１０においてコンデンサ２による平準化が不要であると判断されたときに実施される。また、スイッチ６は、放電回路４を断接するための開閉器である。スイッチ６の作動状態はスイッチ駆動回路７で制御される。例えば、コンタクタ１４が切断されている状態でスイッチ６がオンに制御されると、コンデンサ２及び放電装置３間で閉回路が形成され、コンデンサ２に蓄えられた電力が放電抵抗５で消費される。なお、トランジスタを用いてスイッチ６及びスイッチ駆動回路７を形成してもよい。

スイッチ駆動回路７には、非常用給電線３１及び通常用給電線３３の二系統の給電線が接続される。通常用給電線３３は、スイッチ駆動回路７と低電圧回路４０とを接続する給電線である。一方、非常用給電線３１は、放電装置３のスイッチ駆動回路７とコンバータ９の低圧出力側とを接続する給電線であり、駆動電圧（起動電圧）を放電装置３に供給するように機能するものである。この非常用給電線３１については後述する。

コンバータ９（DC-DCコンバータ）は、高電圧回路３０の電圧を減圧して低電圧回路４０側に供給するための電圧変換装置である。コンバータ９の高電圧側の回路は、インバータ１の放電装置３と並列に接続される。また、低電圧側の回路は、低電圧回路４０に接続される充電用給電線３２と上記の非常用給電線３１とに分岐形成される。
充電用給電線３２を介して低電圧回路４０に導入される電力は、補機バッテリ１７の充電電力となり、あるいは電装負荷３４で消費される電力となる。一方、非常用給電線３１を介してスイッチ駆動回路７に導入される電力は、通常用給電線３３からの給電が滞ったときに使用されるフェイルセーフとしての非常用電力となる。

上記の通りコンバータ９は、メインバッテリ１６の電力を車両２０の駆動以外の用途に流用させるように機能する。しかし、高電圧回路３０の電力を無闇に低電圧回路４０側に流出させると、メインバッテリ１６の電力が浪費されることになる。そこで、給電線Ｌ１及び給電線Ｌ２間の電圧が、車両２０の走行に支障を生じうる所定電圧以下であるときには、コンバータ９を作動させないようになっている。

以下、この所定電圧のことを「コンバータ９の許容入力電圧」と呼ぶ。一般に、コンバータ９の許容入力電圧の値は、低電圧回路４０の電圧と比較して極めて大きく、例えば100〜210[V]以上である。コンバータ９の許容入力電圧は電子制御装置１０で設定され、その設定に応じてコンバータ９の動作が制御される。

充電用給電線３２上には、コンバータ９側への直流電流の逆流を防止するためのダイオード９ａが介装される。一方、非常用給電線３１上には、充電用給電線３２と同様のダイオード９ｂが介装されるとともに、抵抗器９ｃがこれと直列に配置される。抵抗器９ｃは、コンバータ９で変換された直流電圧を低下させるように機能する。

例えば、コンバータ９での変換後の電圧が13[V]であるとき、充電用給電線３２側の電圧はこれと同一の13[V]となるのに対し、非常用給電線３１側の電圧はこれよりも低い電圧（例えば11[V]）となる。ただし、非常用給電線３１側の電圧が少なくともスイッチ駆動回路７を作動させうる電圧（切断状態のスイッチ６を接続させうる電圧）となるように、抵抗器９ｃの抵抗値が設定される。

コンバータ９で変換された電力を補機バッテリ１７に充電する際には、変換後の電圧が少なくとも補機バッテリ１７の電圧よりも高い電圧となるように、コンバータ９が制御される。したがって、充電用給電線３２の電圧は、補機バッテリ１７の電圧よりも高電圧である。一方、非常用給電線３１には抵抗器９ｃが介装されるため、非常用給電線３１の電圧は少なくとも充電用給電線３２の電圧よりも低い電圧となる。本実施形態では、抵抗器９ｃの抵抗値が調節されており、非常用給電線３１の電圧が補機バッテリ１７の電圧よりも低電圧とされる。つまり、非常用給電線３１の電圧は、通常用給電線３３の電圧よりも低い電圧とされる。

［３．電子制御装置］
電子制御装置１０（制御手段）は、車両２０に搭載される各種コンポーネントを総合的に制御するものである。この電子制御装置１０は、例えばマイクロプロセッサやROM，RAM等を集積したLSIデバイスや組み込み電子デバイスとして構成され、車両２０に設けられた車載ネットワーク網の通信ラインに接続される。電子制御装置１０の入力側には、図２に示すように、衝突センサ２３，イグニッションリレー２４，車速センサ２５及び信号線２７が接続される。一方、電子制御装置１０の出力側には、インバータ１，コンバータ９，コンタクタ１４及び車載充電器１８が接続される。本実施形態では、コンデンサ２に蓄えられた電荷を消費，放電させる放電制御について詳述する。

［３−１．制御の内容］
この電子制御装置１０では、二種類の放電制御が実施される。
第一の放電制御は、車両２０のトリップ終了時に実施される通常放電制御である。ここでいうトリップ終了時とは、例えば車両２０が自宅駐車場や目的地に到着して停車したときであり、あるいは車両２０のイグニッションキースイッチやパワースイッチがオフ操作されたときである。車両２０のトリップが一旦終了したときには、再び車両２０が使用されるまでの間はコンデンサ２に電荷を蓄えておく必要がないため、その電荷が強制的に消費，放電される。

この通常放電制御では、通常用給電線３３を介して低電圧回路４０の電力が放電装置３のスイッチ駆動回路７に導入され、スイッチ６がオン状態に制御される。これにより、コンデンサ２に蓄積されている電荷が放電回路４へと流入し、放電抵抗５で熱に変換されて、残留電力が消費される。

第二の放電制御は、車両２０の衝突時に実施される非常放電制御である。これは、例えば車両２０の故障や衝突による車両停止時が想定された制御である。衝突の発生時には、必ずしも低電圧回路４０の電力を当てにできず、給電系の接触不良や断線によりスイッチ駆動回路７が作動しないことが考えられる。このような技術課題を踏まえて、高電圧回路３０の残留電力を入力源として、放電装置３の起動電圧（起動電力）及び駆動電圧をコンバータ９で変換，生成しながらスイッチ駆動回路７に供給することでフェイルセーフ性を向上させた制御が、非常放電制御である。

この非常放電制御では、コンバータ９の許容入力電圧が通常時よりも大幅に引き下げられるとともに、スイッチ駆動回路７の駆動電圧（起動電圧）がコンバータ９で生成され、スイッチ駆動回路７へと供給される。このとき、低電圧回路４０及び通常用給電線３３が機能している状態であれば、通常放電制御時と同様にスイッチ６がオン状態に制御される。また、たとえ低電圧回路４０及び通常用給電線３３が機能していない状態であっても、非常用給電線３１を介して駆動電力（起動電力）がスイッチ駆動回路７に導入され、スイッチ６がオン状態に制御される。何れにしても、コンデンサ２に蓄積されている電荷が放電回路４へと流入し、放電抵抗５で熱に変換されて、残留電力が消費される。

非常放電制御時におけるコンバータ９の許容入力電圧は、少なくとも衝突時ではない通常時と比較して小さく設定され、例えば0〜100[V]の範囲内で設定される。なお、非常放電制御中に高電圧回路３０に残留する電圧が許容入力電圧以下になると、コンバータ９の動作が停止してしまう。したがって、非常放電制御時の許容入力電圧は、可能な限り小さく設定することが好ましい。

［３−２．電子制御装置の構成］
上記の二種類の放電制御を実施するための要素として、電子制御装置１０には判定部１１及び制御部１２が設けられる。これらの各要素は電子回路（ハードウェア）によって実現してもよく、ソフトウェアとしてプログラミングされたものとしてもよいし、あるいはこれらの機能のうちの一部をハードウェアとして設け、他部をソフトウェアとしたものであってもよい。

判定部１１は、放電制御の開始条件及び終了条件を判定するものである。ここでは、衝突センサ２３で検出された情報やイグニッションリレー２４から出力された信号，高電圧回路３０及び低電圧回路４０の回路電圧等に基づき、条件判定が実施される。

具体的な条件例を以下に列挙する。条件１，２は通常放電制御の開始条件の例であり、条件３，４は非常放電制御の開始条件の例であり、条件５は両制御の終了条件の例である。判定部１１は、例えば条件１及び条件２がともに成立したときに、通常放電制御の開始条件が成立したと判定する。また、例えば条件３又は条件４の何れか一方が成立したときに、非常放電制御の開始条件が成立したと判定する。さらに、何れかの放電制御の実施中に条件５が成立したときに、終了条件が成立したと判定する。ここでの判定結果は制御部１２に伝達され、実制御に反映される。

条件１．車両２０が停止状態である
条件２．イグニッションリレー２４からオフ信号が出力されている
条件３．低電圧回路４０に不具合が発生した（補機バッテリ１７が破損した）
条件４．車両２０の衝突が検出された
条件５．高電圧回路３０の残留電力が十分に消費された

条件１は、車速センサ２５で検出された車速の情報に基づいて判定される。例えば、車速センサ２５で検出された車速が所定値未満（5[km/h]未満）であるときに、車両２０が停止状態であると判断される。また、条件２は、イグニッションリレー２４から伝達される信号に基づいて判定される。
条件３は、信号線２７を介して伝達される低電圧回路４０の電圧の大きさに基づいて判定される。例えば、低電圧回路４０の電圧が所定範囲外であるとき（例えば、10〜16[V]の範囲外であるとき）に、低電圧回路４０に不具合が発生したと判定する。あるいは、低電圧回路４０の電圧が所定値以下であるとき（例えば、1[V]以下であるとき）に、低電圧回路４０が断線したと判定してもよい。

条件４は、衝突センサ２３から伝達される情報に基づいて判定される。具体的な衝突判定手法は種々考えられ、例えば所定値以上の車体加速度（前後加速度，横加速度，ロール方向やヨー方向の回転角加速度等）が検出されたときに、車両２０と物体とが衝突したと判定してもよいし、レーダー装置で検知された周囲の物体までの距離が0に近い微小値未満となったときに、車両２０と物体とが衝突したと判定してもよい。なお、実際の衝突が検出された場合だけでなく、衝突の可能性が高い場合に、この条件が成立することとしてもよい。

条件５は、コンデンサ２に蓄えられた残留電力の放出の度合いを判断するための条件である。具体的には、例えばコンデンサ２の残留電圧を検出する残留電圧センサを設け、残留電圧が所定電圧以下になったときに残留電力が十分に消費されたと判定することが考えられる。あるいは、スイッチ６をオン状態に制御してからの経過時間を計測し、その経過時間が所定時間以上になったことを以て、残留電力が十分に消費されたと判定してもよい。

制御部１２は、判定部１１での判定結果に応じてインバータ１及びコンバータ９を制御し、放電制御を実施するものである。通常放電制御の開始条件が成立したときには、通常放電制御が実施され、非常放電制御の開始条件が成立したときには、非常放電制御が実施される。

通常放電制御時には、インバータ１のスイッチ駆動回路７に対して、スイッチ６を作動させてオン状態とする制御信号が制御部１２から出力される。これにより、コンデンサ２及び放電装置３間で閉回路が形成され、コンデンサ２に蓄えられていた残留電力が放電抵抗５で消費される。
一方、非常放電制御時には、上記のスイッチ６を作動させる制御信号に加えて、コンバータ９の許容入力電圧を通常時よりも低下させる制御信号が制御部１２から出力される。これにより、スイッチ駆動回路７の駆動電圧（起動電圧）がコンバータ９で生成され、その駆動電圧（起動電圧）が非常用給電線３１を介してスイッチ駆動回路７へと供給される。

ここで、仮に低電圧回路４０及び通常用給電線３３に接触不良や断線がない場合には、通常用給電線３３を介してスイッチ駆動回路７の駆動電圧（起動電圧）が与えられるため、通常放電制御時と同様に高電圧回路３０の残留電力が消費されることになる。また、非常用給電線３１には抵抗器９ｃが介装されているため、非常用給電線３１の電圧は通常用給電線３３の電圧よりも低圧である。したがって、スイッチ駆動回路７の実質的な駆動電力（起動電力）は、通常用給電線３３を介してスイッチ駆動回路７に導入される低電圧回路４０側の電圧となる。これにより、コンバータ９で発生した電力は、充電用給電線３２から低電圧回路４０側に流入することになり、補機バッテリ１７の充電電力や電装負荷３４，スイッチ駆動回路７の駆動電力（起動電力）として使用される。

一方、低電圧回路４０及び通常用給電線３３に接触不良や断線が生じている場合であっても、非常用給電線３１を介してスイッチ駆動回路７の駆動電圧（起動電圧）が与えられるため、高電圧回路３０の残留電力が消費される。したがって、接触不良や断線の有無に関わらず、コンデンサ２に蓄積されている残留電力が放電抵抗５で熱に変換され、消費される。

このような放電制御は、残留電力が十分に消費されるまで継続される。なお、高電圧回路３０に残留する電圧が許容入力電圧以下になると、コンバータ９の動作が停止する。したがって、非常放電制御の終了時におけるコンデンサ２の残留電圧は、コンバータ９の許容入力電圧に応じた値となる。

［４．フローチャート］
図３は、電子制御装置１０で実施される制御手順を例示するフローチャートである。このフローは、電子制御装置１０の内部において所定周期で繰り返し実施される。
ステップＡ１０では、放電制御に関する各種情報が電子制御装置１０に読み込まれる。ここでは、例えば衝突センサ２３で検出された車両２０の衝突に関する情報や、イグニッションリレー２４の出力信号，車速センサ２５で検出された車速情報，低電圧回路４０の電圧信号等が電子制御装置１０に入力される。

ステップＡ２０では、判定部１１において低電圧回路４０及び通常用給電線３３に接触不良，断線が生じているか否かが判定される。ここでは例えば、信号線２７上の電圧信号が消失している場合に、接触不良，断線が生じているものと判断され、ステップＡ４０に進む。一方、接触不良，断線が生じていない場合にはステップＡ３０に進む。
ステップＡ３０では、判定部１１において車両２０の衝突が検出されたか否かが判定される。ここでは、衝突センサ２３で検出された情報に基づいて衝突の有無が判断される。このステップでの判定条件が成立した場合にはステップＡ４０に進み、不成立の場合にはステップＡ８０に進む。

ステップＡ４０では、非常放電制御が開始される。まず、ステップＡ５０において、コンバータ９の許容入力電圧（許容作動入力電圧）を通常時よりも低下させる制御信号がコンバータ９に伝達される。これにより、高電圧回路３０の残留電力がコンバータ９で直流低電圧の電力に変換され、スイッチ駆動回路７の駆動電圧（起動電圧）が生成される。

これに続くステップＡ６０では、放電装置３のスイッチ６をオン状態にする制御信号がインバータ１に伝達される。このとき、スイッチ駆動回路７には給電がなされているため、たとえ車両２０の衝突時であってもスイッチ６がオフ状態からオン状態へと確実に切り換えられる。これにより、コンデンサ２及び放電装置３間で閉回路が形成され、コンデンサ２に蓄えられた残留電力が放電抵抗５で消費される。
さらに、ステップＡ７０では、判定部１１において、高電圧回路３０の残留電力が十分に消費されたか否かが判定される。ここで、残留電力が十分に消費されるまでの間はステップＡ６０の制御が継続され、残留電力が十分に消費されたと判定されると本フローが終了する。

上記のステップＡ２０，Ａ３０での判定条件は、上記の条件３，４に対応するものであり、それぞれが非常放電制御の開始条件の一つである。一方、通常放電制御の開始条件は、ステップＡ３０の判定条件が不成立の場合に進むステップＡ８０以降で判定される。
ステップＡ８０では、判定部１１において、車両２０が停止状態であるか否かが判定される。この条件が不成立の場合には、通常放電制御の開始条件が成立しないものと判断されて、そのまま本フローが終了する。一方、この条件が成立した場合には、ステップＡ９０に進む。

ステップＡ９０では、判定部１１において、イグニッションリレー２４からオフ信号が出力されている（又は、信号出力が停止している）か否かが判定される。この判定条件が成立するときにはステップＡ１００へ進み、通常放電制御が開始される。通常放電制御では、放電装置３のスイッチ６をオン状態にする制御信号がインバータ１に伝達され、非常放電制御におけるステップＡ６０以降と同様の制御が実施される。つまり、非常放電制御とは異なり、通常放電制御ではコンバータ９が作動しない。しかし、通常用給電線３３を介してスイッチ駆動回路７の駆動電圧（起動電圧）が与えられるため、スイッチ６がオフ状態からオン状態へと切り換えられる。したがって、コンデンサ２及び放電装置３間で閉回路が形成され、コンデンサ２に蓄えられた電力が放電抵抗５で消費される。

［５．作用，効果］
（１）本実施形態の電力制御装置には、車両２０の衝突時にコンバータ９を駆動してスイッチ駆動回路７の駆動電圧（起動電圧）を生成させる制御手段（電子制御装置１０）が設けられるとともに、放電装置３とコンバータ９の出力側とを接続する非常用給電線３１が設けられる。このように、放電装置３とコンバータ９の出力側とを非常用給電線３１で接続し、車両２０の衝突時に放電装置３の駆動電圧（起動電圧）を供給する構成とすることで、コンバータ９で生成された駆動電圧（起動電圧）を直接的にスイッチ駆動回路７へと供給することができる。したがって、迅速かつ確実にスイッチ６を作動させることができ、コンデンサ２の残留電力を消費することができる。

（２）上記の電力制御装置には、車両２０と他の物体との衝突を検出する衝突センサ２３が設けられる。衝突センサ２３での検出情報を利用することで、低電圧回路４０の接触不良や断線が検出されていない状態であっても、非常用給電線３１を介した駆動電圧（起動電圧）の供給を実施すべき状態を精度よく把握することができる。つまり、低電圧回路４０や通常用給電線３３に接触不良や断線が生じうる状態であるか否かを正しく判断することができ、コンデンサ２の残留電力を消費すべきときに、迅速かつ確実に、非常放電制御を実施することができる。
一方、低電圧回路４０や通常用給電線３３が機能していると考えられる状態では、通常放電制御を実施することができ、過剰なコンバータ９の作動を抑制することができる。

（３）上記の電力制御装置では、図２に示すように、スイッチ駆動回路７，コンバータ９及び補機バッテリ１７の三者が、非常用給電線３１，充電用給電線３２，通常用給電線３３及び低電圧回路４０によって環状に接続される。このような回路構造により、スイッチ駆動回路７は、低電圧回路４０側からだけでなく、コンバータ９側からも直接的に電力を受け取ることが可能となる。つまり、放電装置３の給電経路が複線化されることになり、放電制御のフェイルセーフ性を高めることができ、スイッチ６を作動させる際の信頼性，確実性を高めることができる。

（４）上記の電力制御装置による非常放電制御では、コンバータ９の許容入力電圧が通常時よりも大幅に引き下げられる。例えば、通常放電制御では、コンバータ９の許容入力電圧が平常値（100〜210[V]程度）とされるため、コンデンサ２に残留する電圧がこれを下回る場合にはコンバータ９が作動しない。一方、非常放電制御では、コンバータ９の許容入力電圧が低下するように制御されるため（0〜100[V]）、コンバータ９が作動しやすくなり、すなわち放電装置３の駆動電圧（起動電圧）がより確実に生成されることになる。

このように、非常放電制御時のコンバータ９の許容入力電圧を通常放電制御時よりも低下させることで、放電装置３に対して確実に給電することができ、車両２０の衝突時に高電圧回路３０に残留しうる電圧を確実に低下させることができる。一方、車両２０の非衝突時にはコンバータ９の許容入力電圧が平常値のままとされるため、コンバータ９での過剰な電力変換（すなわち、メインバッテリ１６の電力の過剰消費）を抑制することができる。

（５）上記の電力制御装置の放電装置３には、補機バッテリ１７に接続された通常用給電線３３と、コンバータ９の出力側に接続された非常用給電線３１との二つの給電ラインが接続される。また、非常用給電線３１側の電圧は、通常用給電線３３側の電圧よりも低電圧とされる。このような電圧設定により、通常用給電線３３側の回路に接触不良や断線がない場合には、通常用給電線３３側の電力のみで放電装置３を作動させることができる。このとき、非常用給電線３１側の電力はほとんど消費されないため、エネルギーロスを抑制することができる。

また、通常用給電線３３側の接触不良や断線，電圧降下等が発生した場合には、非常用給電線３１側の電力を用いて放電装置３を作動させることができ、スイッチ６をオン状態に制御してコンデンサ２の残留電力を消費することができるとともに、フェイルセーフ性を高めることができる。したがって、コンデンサ２の残留電力を消費すべきときに、迅速かつ確実に、放電制御を実施することができる。

（６）また、上記の電力制御装置では、図２に示すように、非常用給電線３１上に抵抗器９ｃが介装されているため、抵抗器９ｃの下流側の電圧をコンバータ９で変換された電圧よりもさらに低下させることができる。これにより、非常用給電線３１側の電圧を通常用給電線３３側の電圧よりも低下させることができる。また、コンバータ９での変換後の電圧を必ずしも補機バッテリ１７の電圧よりも低くする必要がないという利点もある。

（７）上記の電力制御装置では、コンバータ９の低電圧側の回路（出力側の回路）が非常用給電線３１と充電用給電線３２とに分岐して形成されている。したがって、非常用給電線３１から給電される電力が放電装置３で使用されない状態では、充電用給電線３２を介してその電力を補機バッテリ１７に充電することができ、エネルギーの利用効率を高めることができる。

（８）上記の電力制御装置では、非常用給電線３１が補機バッテリ１７よりも低い電圧で放電装置３に電力を供給するのに対して、充電用給電線３２は補機バッテリ１７よりも高い電圧で補機バッテリ１７に電力を供給する回路構成となっている。このように、非常用給電線３１の電圧と充電用給電線３２の電圧とを相違させることにより、コンバータ９の充電機能と放電装置３への給電機能とを同時に両立させることができる。これにより、例えば、放電装置３への給電が不要な状況では、その電力を充電用の電力として転用することができる。

［６．変形例］
上述した実施形態に関わらず、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。本実施形態の各構成は、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせてもよい。

例えば、上述の実施形態では二種類の放電制御が実施されるものを例示したが、非常放電制御のみを実施するような制御構成としてもよい。つまり、通常放電制御，非常放電制御の何れかの開始条件が成立したときに、非常放電制御を実施するものとする。例えば、図３のフローチャート中のステップＡ１００の代わりに、ステップＡ４０の制御を実施し、その後ステップＡ５０〜Ａ７０を実施するような制御構成とすればよい。

この場合、低電圧回路４０や通常用給電線３３が正しく機能している状態であっても、常にコンバータ９が作動して非常用給電線３１を介して給電が併用されることになる。したがって、放電制御のフェイルセーフ性を高めることができる。さらに、高電圧回路３０内の電力が、放電装置３内で消費されつつ補機バッテリ１７に充電されることになり、放電制御の実施時間を短縮することができるとともに、エネルギー効率を高めることができ、車両２０の電費を改善することができる。

また、上述の実施形態では、抵抗器９ｃを用いて非常用給電線３１の電圧を通常用給電線３３の電圧よりも低電圧とするものを例示したが、このような回路構成の代わりに、コンバータ９での変換後の電圧を通常用給電線３３の電圧よりも低電圧としてもよい。ただしこの場合、充電用給電線３２の電圧が補機バッテリ１７の電圧よりも低くなる可能性があるため、補機バッテリ１７の充電効率が低下しうる。したがって、状況が許す限り、コンバータ９での変換後の電圧が補機バッテリ１７の電圧よりも高電圧となるようにコンバータ９を制御することが好ましい。

また、上述の実施形態では、衝突センサ２３で車両２０と物体との衝突を検出するものを例示したが、具体的な衝突検知の手法はこれに限定されない。例えば、車輪のロック状態やモータ１５，エンジン２６の作動状態等に基づき、電子制御装置１０内で車両２０の衝突の可能性を判断し、判断結果に基づいて放電制御を実施するような制御構成としてもよい。

１ インバータ
２ コンデンサ
３ 放電装置
４ 放電回路
５ 放電抵抗
６ スイッチ
７ スイッチ駆動回路
９ コンバータ
９ｃ 抵抗器
１０ 電子制御装置（制御手段）
１７ 補機バッテリ
２０ 車両
２３ 衝突センサ
３０ 高電圧回路
３１ 非常用給電線
３２ 充電用給電線
３３ 通常用給電線
４０ 低電圧回路

Claims (4)

1. 車両に内蔵される電気回路上に介装されたコンデンサと、
   前記コンデンサに接続され、前記コンデンサの残留電力を消費する放電装置と、
   前記放電装置に接続され、電圧を変圧して出力するコンバータと、
   前記車両の衝突時に、前記コンデンサの残留電力を入力源として前記放電装置の起動電圧を前記コンバータに生成させる制御手段と、
   前記起動電圧を前記放電装置に供給するように前記放電装置と前記コンバータとを接続する非常用給電線と
   を備えたことを特徴とする、車両の電力制御装置。
2. 前記車両の衝突を検出する衝突センサを備え、
   前記制御手段は、前記衝突センサで衝突が検出されたときに、前記起動電圧を前記コンバータに生成させる
   ことを特徴とする、請求項１記載の車両の電力制御装置。
3. 前記車両の補機バッテリと前記放電装置とを接続する通常用給電線と、
   前記補機バッテリと前記コンバータとを接続する充電用給電線と、をさらに備える
   ことを特徴とする、請求項１又は２記載の車両の電力制御装置。
4. 前記制御手段が、前記車両の衝突時に、前記コンバータの許容入力電圧を低下させる
   ことを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載の車両の電力制御装置。

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