JP2018172096A - 車両 - Google Patents

Abstract

【課題】電池を給電回路から電気的に切り離せなくなるおそれを低減できる、車両を提供する。【解決手段】モータジェネレータ１２，１３に供給される電力が蓄えられる電池２１と電池２１からモータジェネレータ１２，１３に電力を供給するためのインバータ２２，２３との間には、プラス側リレー３４およびマイナス側リレー３５を含むリレー回路３１が介在されている。プラス側リレー３４は、モータジェネレータ１２，１３を制御するＨＶ−ＥＣＵ４１により導通および遮断が制御され、マイナス側リレー３５は、電池２１と一体的に設けられる電池ＥＣＵ４２により導通および遮断が制御される。【選択図】図１

Description

本発明は、電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）やハイブリッドカー（ＨＶ：Hybrid Vehicle）などの車両に関する。

電気自動車やハイブリッドカーなどの車両には、走行用モータに供給される電力を蓄えておくための高圧バッテリが搭載されている。

高圧バッテリの出力電圧は、約２００〜３５０Ｖの高電圧であり、高圧バッテリを搭載する車両では、高電圧に対する安全性の確保が重要である。そのため、高圧バッテリと走行用モータの駆動のためのインバータとの間には、リレーが介在されており、ＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）が必要に応じてリレーを遮断（オフ）することにより、高圧バッテリがインバータから電気的に切り離されるようになっている。

特開２０１３−１６３４０６号公報

たとえば、ハイブリッドカーでは、ＥＣＵによりエンジンおよびモータの両方を制御するため、通常、ＥＣＵは、車両の前部に設けられるエンジンルーム内に配置されている。ところが、ＥＣＵがエンジンルーム内に配置されていると、車両の前方衝突などによりＥＣＵが故障した場合にリレーを遮断できず、高圧バッテリをインバータから電気的に切り離せなくなるおそれがある。

本発明の目的は、電池を給電回路から電気的に切り離せなくなるおそれを低減できる、車両を提供することである。

前記の目的を達成するため、本発明に係る車両は、走行用の駆動源にモータを含む車両であって、モータに供給される電力を蓄えておくための電池と、電池からモータに電力を供給するための給電回路と、電池と給電回路との間に設けられるリレー回路と、モータを制御する第１制御ユニットと、電池と一体的に設けられる第２制御ユニットとを備え、リレー回路は、電池のプラス端子と給電回路とを接続するプラス配線、電池のマイナス端子と給電回路とを接続するマイナス配線、プラス配線に設けられるプラス側リレー、およびマイナス配線に設けられるマイナス側リレーを含み、プラス側リレーおよびマイナス側リレーは、一方の導通および遮断が第１制御ユニットにより制御され、その他方の導通および遮断が第２制御ユニットにより制御される。

この構成によれば、モータに供給される電力が蓄えられる電池と電池からモータに電力を供給するための給電回路との間には、プラス側リレーおよびマイナス側リレーを含むリレー回路が介在されている。

プラス側リレーおよびマイナス側リレーの一方は、モータを制御する第１制御ユニットにより導通および遮断が制御され、その他方は、電池と一体的に設けられる第２制御ユニットにより導通および遮断が制御される。そのため、車両の衝突事故などにより第１制御ユニットまたは第２制御ユニットの一方が故障しても、その他方がプラス側リレーまたはマイナス側リレーのいずれかを遮断することができ、その遮断により電池を給電回路から電気的に切り離すことができる。

よって、電池を給電回路から電気的に切り離せなくなるおそれを低減することができる。

リレー回路は、プラス側リレーおよびマイナス側リレーに対して電池と反対側において、プラス配線とマイナス配線との間にコンデンサが介在され、予備充電リレーおよび予備充電抵抗の直列回路からなる予備充電回路がマイナス側リレーと並列にマイナス配線に接続された構成であってもよい。

予備充電回路が設けられていることにより、リレー回路を突入電流が流れることを抑制でき、突入電流によるプラス側リレーおよびマイナス側リレーの接点の溶着の発生を抑制することができる。

また、プラス側リレー、マイナス側リレーおよび予備充電リレーの各リレーの導通および遮断の組合せにより、各リレーの接点に溶着が生じているか否かを検出することができる。

そのため、予備充電回路が設けられる構成では、第１制御ユニットまたは第２制御ユニットの一方は、プラス側リレーおよび予備充電リレーの導通および遮断を制御し、その他方は、マイナス側リレーの導通および遮断を制御することが好ましい。これにより、プラス側リレーおよび予備充電リレーの導通および遮断の切り替えの際の時間差を短縮でき、各リレーの溶着の検出に要する時間の短縮を図ることができる。

本発明によれば、電池を給電回路から電気的に切り離せなくなるおそれを低減することができる。

本発明の一実施形態に係る車両の構成を図解的に示す図である。

以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

＜車両の構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る車両の構成を図解的に示す図である。

車両１は、エンジン１１および２個のモータジェネレータ１２，１３を走行用の駆動源として搭載したハイブリッド車である。

エンジン１１は、たとえば、ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンである。

モータジェネレータ１２，１３は、ＤＣブラシレスモータからなり、モータとしての機能と発電機（ジェネレータ）としての機能とを有している。

エンジン１１の駆動力およびモータジェネレータ１２，１３の駆動力は、遊星歯車機構１４およびデファレンシャルギヤを内蔵した変速機１５を介して、左右のドライブシャフト１６Ｌ，１６Ｒに伝達され、ドライブシャフト１６Ｌ，１６Ｒとともに左右の駆動輪１７Ｌ，１７Ｒを回転させる。

車両１には、電池２１およびインバータ２２，２３が搭載されている。

電池２１は、複数の二次電池を組み合わせた組電池からなる。

インバータ２２，２３は、それぞれモータジェネレータ１２，１３に接続されている。

電池２１とインバータ２２，２３との間には、リレー回路３１が介在されている。

リレー回路３１には、プラス配線３２およびマイナス配線３３が含まれる。プラス配線３２およびマイナス配線３３の一端は、それぞれ電池２１のプラス端子およびマイナス端子に接続されている。プラス配線３２およびマイナス配線３３の他端は、インバータ２２，２３と電気的に接続されている。プラス配線３２およびマイナス配線３３には、それぞれプラス側リレー３４およびマイナス側リレー３５が介在されている。プラス側リレー３４およびマイナス側リレー３５に対して電池２１と反対側において、プラス配線３２とマイナス配線３３との間には、コンデンサ３６が介在されている。また、マイナス配線３３には、予備充電リレー３７および予備充電抵抗３８の直列回路からなる予備充電回路３９がマイナス側リレー３５と並列に接続されている。

車両１の走行中は、プラス側リレー３４およびマイナス側リレー３５が導通状態にされる。モータジェネレータ１２，１３がモータとして機能するときには、電池２１から出力される電力がインバータ２２，２３に供給され、インバータ２２，２３で直流電力が交流電力に変換されて、交流電力がインバータ２２，２３からモータジェネレータ１２，１３に供給される。モータジェネレータ１２，１３が発電機として機能するときには、モータジェネレータ１２，１３で発生する交流電力がインバータ２２，２３で直流電力に変換されて、直流電力が電池２１に入力されることにより電池２１が充電される。

また、車両１には、マイコンを含む構成のＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）が搭載されている。車両１の各部を制御するため、車両１には、複数のＥＣＵが搭載されており、各ＥＣＵは、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信プロトコルによる双方向通信が可能に接続されている。複数のＥＣＵには、エンジン１１およびモータジェネレータ１２，１３を含むハイブリッドシステムの全体を制御するＨＶ−ＥＣＵ４１と、電池２１の状態を監視する電池ＥＣＵ４２とが含まれる。

エンジン１１、２個のモータジェネレータ１２，１３、遊星歯車機構１４および変速機１５などの駆動系は、車両１の前部に設けられたエンジンルーム（エンジンコンパートメント）４３に配置されている。また、ＨＶ−ＥＣＵ４１は、エンジンルーム４３に配置されている。

電池ＥＣＵ４２は、電池２１を収容する電池ケース内に配置されている。電池２１は、エンジンルーム４３の外部、たとえば、車両１の後部座席の下側に配置されている。

そして、リレー回路３１のプラス側リレー３４および予備充電リレー３７は、ＨＶ−ＥＣＵ４１により導通および遮断が制御され、マイナス側リレー３５は、電池ＥＣＵ４２により導通および遮断が制御される。

＜作用効果＞
以上のように、モータジェネレータ１２，１３に供給される電力が蓄えられる電池２１と電池２１からモータジェネレータ１２，１３に電力を供給するためのインバータ２２，２３との間には、プラス側リレー３４およびマイナス側リレー３５を含むリレー回路３１が介在されている。

プラス側リレー３４は、モータジェネレータ１２，１３を制御するＨＶ−ＥＣＵ４１により導通および遮断が制御され、マイナス側リレー３５は、電池２１と一体的に設けられる電池ＥＣＵ４２により導通および遮断が制御される。そのため、車両１の衝突事故などによりＨＶ−ＥＣＵ４１または電池ＥＣＵ４２の一方が故障しても、その他方がプラス側リレー３４またはマイナス側リレー３５のいずれかを遮断することができ、その遮断により電池２１をインバータ２２，２３から電気的に切り離すことができる。

よって、電池２１をインバータ２２，２３から電気的に切り離せなくなるおそれを低減することができる。

また、リレー回路３１には、予備充電リレー３７および予備充電抵抗３８の直列回路からなる予備充電回路３９がマイナス側リレー３５と並列に設けられている。

プラス側リレー３４およびマイナス側リレー３５がオフからオンに切り替えられる際には、突入電流が回路に流れることを防止するため、マイナス側リレー３５のオンに先立ち、プラス側リレー３４および予備充電リレー３７がオンにされる。これにより、電池２１から出力される電流が予備充電抵抗３８を流れ、コンデンサ３６が予備充電される。そして、コンデンサ３６の予備充電により、電池２１の出力電圧とコンデンサ３６の電圧との差が小さくなった後に、マイナス側リレー３５がオンにされ、予備充電リレー３７がオフにされる。これにより、リレー回路３１を突入電流が流れることを抑制でき、突入電流によるプラス側リレー３４およびマイナス側リレー３５の接点の溶着の発生を抑制することができる。

また、リレー回路３１では、プラス側リレー３４、マイナス側リレー３５および予備充電リレー３７の各接点に溶着が発生しているか否かを検出することができる。

プラス側リレー３４、マイナス側リレー３５および予備充電リレー３７のすべてが遮断の状態からプラス側リレー３４のみが導通状態に切り替えられたときにコンデンサ３６の両端に電圧が生じた場合、予備充電リレー３７における接点の溶着の発生を検出できる。

プラス側リレー３４およびマイナス側リレー３５が導通し、予備充電リレー３７が遮断の状態からマイナス側リレー３５が遮断状態に切り替えられたときにコンデンサ３６の両端に電圧が生じた場合、マイナス側リレー３５における接点の溶着の発生を検出できる。

また、マイナス側リレー３５の接点が溶着しているか否かの検出後、マイナス側リレー３５の遮断状態を保持したまま、プラス側リレー３４が遮断状態に切り替えられ、予備充電リレー３７が導通状態に切り替えられたときにコンデンサ３６の両端に電圧が生じた場合、プラス側リレー３４における接点の溶着の発生を検出できる。

プラス側リレー３４および予備充電リレー３７の導通および遮断がＨＶ−ＥＣＵ４１により制御される構成では、プラス側リレー３４の接点に溶着が発生しているか否かを検出する際に、ＨＶ−ＥＣＵ４１と電池ＥＣＵ４２との間の通信遅れによる影響がなく、プラス側リレー３４または予備充電リレー３７の一方の導通および遮断が電池ＥＣＵ４２により制御される構成と比較して、プラス側リレー３４の導通状態から遮断状態への切り替えと予備充電リレー３７の遮断状態から導通状態への切り替えとのタイムラグを短縮でき、その溶着の検出に要する時間を短縮することができる。

＜変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。

たとえば、本発明は、１個のモータを搭載したハイブリッド車にも適用することができる。さらに、ハイブリッド車に限らず、モータを走行用の駆動源として搭載した車両であれば、エンジンを搭載していない電気自動車に本発明を適用することもできる。

また、前述の実施形態に係る構成では、予備充電回路３９がマイナス側リレー３５と並列にマイナス配線３３に接続されているが、予備充電回路３９がプラス側リレー３４と並列にプラス配線３２に接続されてもよい。

その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１：車両
１１：エンジン
１２，１３：モータジェネレータ
２１：電池
２２，２３：インバータ（給電回路）
３１：リレー回路
３２：プラス配線
３３：マイナス配線
３４：プラス側リレー
３５：マイナス側リレー
４１：ＨＶ−ＥＣＵ（第１制御ユニット）
４２：電池ＥＣＵ（第２制御ユニット）

Claims (1)

1. 走行用の駆動源にモータを含む車両であって、
   前記モータに供給される電力を蓄えておくための電池と、
   前記電池から前記モータに電力を供給するための給電回路と、
   前記電池と前記給電回路との間に設けられるリレー回路と、
   前記モータを制御する第１制御ユニットと、
   前記電池と一体的に設けられる第２制御ユニットとを備え、
   前記リレー回路は、前記電池のプラス端子と前記給電回路とを接続するプラス配線、前記電池のマイナス端子と前記給電回路とを接続するマイナス配線、前記プラス配線に設けられるプラス側リレー、および前記マイナス配線に設けられるマイナス側リレーを含み、
   前記プラス側リレーおよび前記マイナス側リレーは、一方の導通および遮断が前記第１制御ユニットにより制御され、その他方の導通および遮断が前記第２制御ユニットにより制御される、車両。

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