JP2020145848A

JP2020145848A - 高電圧機器用インターロック装置

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Publication number: JP2020145848A
Application number: JP2019040760A
Authority: JP
Inventors: 吉田　浩; Hiroshi Yoshida; 浩吉田; 云海金; Yunhai Jin
Original assignee: Sanden Automotive Components Corp
Current assignee: Sanden Automotive Components Corp
Priority date: 2019-03-06
Filing date: 2019-03-06
Publication date: 2020-09-10
Anticipated expiration: 2039-03-06
Also published as: CN112714712A; US20210263113A1; JP7177307B2; US11709210B2; WO2020179403A1; DE112020001101T5; CN112714712B

Abstract

【課題】インターロック装置正常時のコネクタの接続、非接続を状態診断し、インターロックループの故障を含めたインターロック装置自体の故障も検出する高電圧機器用インターロック装置を提供する。【解決手段】電動コンプレッサ１をＨＶバッテリ８に接続するためのＨＶコネクタ７に併設されたインターロックループ１６と、第１のスイッチング素子、インターロックループが閉状態のときに、検出用信号出力部の出力に応じて第１のスイッチング素子の制御電極に印加する電圧を切り換える制御用電圧切換回路及びインターロックループが開状態のときに、第１のスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ状態が、インターロックループが閉状態のときと反転するように制御用電圧切換回路の出力を第１のスイッチング素子の制御電極に印加する第２のスイッチング素子と、を有する状態検出判定回路１７と、検出用信号出力部及び故障診断部を有するコントローラ９と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば車両に搭載される電動コンプレッサ等の高電圧機器を高電圧電源に接続するコネクタの外れを検出するためのインターロック装置に関するものである。

例えば車両の空気調和装置を構成する電動コンプレッサはコネクタ（ＨＶコネクタ）により高電圧電源（ＨＶバッテリ）に接続されている。このコネクタが外れると感電等の事故が発生する危険性があるため、従来より当該コネクタには、コネクタの外れを検出するために、インターロック装置のインターロックループが併設されている。

そして、コネクタの接続、非接続（外れ）により、インターロックループも閉状態（閉回路）、開状態（開回路）となる。このインターロックループにはコントローラから一定レベルの信号が出力されており、インターロックループが開状態となってコントローラへの信号レベルが反転することで、コネクタの非接続（外れ）を検出するように構成されていた（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１４−１１９５９号公報

このように、従来のインターロック装置は、コネクタの外れを検出できるものであったが、インターロックループが電源短絡や接地短絡した場合やインターロック装置自体が故障した場合には、コネクタ外れを的確に検出できなくなると云う問題があった。

本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、インターロック装置正常時のコネクタの接続、非接続の状態診断を可能にするのみならず、インターロックループの故障を含めたインターロック装置自体の故障も検出することができる高電圧機器用インターロック装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の高電圧機器用インターロック装置は、車両に搭載された高電圧機器を高電圧電源に接続するためのＨＶコネクタに併設されたインターロックループと、Ｌ／Ｈ信号を出力する検出用信号出力部と、制御電極がインターロックループの一方の接続ラインに接続された第１のスイッチング素子と、インターロックループの他方の接続ラインに接続され、インターロックループが閉状態のときに、検出用信号出力部の出力に応じて第１のスイッチング素子の制御電極に印加する電圧を切り換える制御用電圧切換回路と、制御電極がインターロックループの他方の接続ラインに接続されると共に、主回路がインターロックループの一方の接続ラインに接続され、インターロックループが開状態のときに、第１のスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ状態が、インターロックループが閉状態のときと反転するように制御用電圧切換回路の出力を第１のスイッチング素子の制御電極に印加する第２のスイッチング素子と、第１のスイッチング素子の状態に応じてＬ／Ｈ信号を出力する判定用信号出力回路と、この判定用信号出力回路の出力に基づいてインターロックループの状態を診断する故障診断部を備え、この故障診断部は、検出用信号出力部の出力と判定用信号出力回路の出力の組み合わせから、インターロックループの状態を診断することを特徴とする。

請求項２の発明の高電圧機器用インターロック装置は、上記発明において故障診断部が、少なくともＨＶコネクタの接続、非接続、及び、インターロックループの故障を含むインターロック装置自体の故障を診断することを特徴とする。

請求項３の発明の高電圧機器用インターロック装置は、上記各発明において制御用電圧切換回路が、電源に接続された抵抗回路と、この抵抗回路と検出用信号出力部の間に接続された絶縁性信号伝達素子から構成されることを特徴とする。

請求項４の発明の高電圧機器用インターロック装置は、上記各発明において判定用信号出力回路が、第１のスイッチング素子と故障診断部の間に接続された絶縁性信号伝達素子から構成されることを特徴とする。

請求項５の発明の高電圧機器用インターロック装置は、上記各発明において高電圧機器内に設けられていることを特徴とする。

請求項６の発明の高電圧機器用インターロック装置は、上記各発明において高電圧機器は、車両に搭載された電動コンプレッサであることを特徴とする。

本発明の高電圧機器用インターロック装置は、車両に搭載された高電圧機器を高電圧電源に接続するためのＨＶコネクタに併設されたインターロックループと、Ｌ／Ｈ信号を出力する検出用信号出力部と、制御電極がインターロックループの一方の接続ラインに接続された第１のスイッチング素子と、インターロックループの他方の接続ラインに接続され、インターロックループが閉状態のときに、検出用信号出力部の出力に応じて第１のスイッチング素子の制御電極に印加する電圧を切り換える制御用電圧切換回路と、制御電極がインターロックループの他方の接続ラインに接続されると共に、主回路がインターロックループの一方の接続ラインに接続され、インターロックループが開状態のときに、第１のスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ状態が、インターロックループが閉状態のときと反転するように制御用電圧切換回路の出力を第１のスイッチング素子の制御電極に印加する第２のスイッチング素子と、第１のスイッチング素子の状態に応じてＬ／Ｈ信号を出力する判定用信号出力回路を備えているので、検出用信号出力部が同じ出力であっても、インターロックループが閉状態にあるときと、開状態にあるときとで、第１のスイッチング素子の制御電極に印加される電圧が変化し、当該第１のスイッチング素子の状態が変化して判定用信号出力回路の出力も変化することになる。

また、例えばインターロックループの電源短絡や接地短絡が発生した場合にも、第１のスイッチング素子の制御電極に印加される電圧が変化し、判定用信号出力回路の出力が変化する。更に、第１のスイッチング素子や判定用信号出力回路自体が故障した場合にも、結果として判定用信号出力回路の出力は変化することになる。

そして、本発明ではこの判定用信号出力回路の出力に基づいてインターロックループの状態を診断する故障診断部を備えており、この故障診断部が、検出用信号出力部の出力と判定用信号出力回路の出力の組み合わせから、インターロックループの状態を診断するようにしたので、この故障診断部により、請求項２の発明に示す如きＨＶコネクタの接続、非接続、及び、インターロックループの故障（上記電源短絡や接地短絡）を含むインターロック装置自体の故障診断を行うことができるようになる。

これにより、インターロックループの故障を含む高電圧機器用インターロック装置自体の故障時にも、コネクタ外れを非安全状態（コネクタ非接続、故障等）として、的確に診断する（コネクタが接続状態にある等の誤診断をしない）ことが可能となる。

特に、本発明によれば第１及び第２のスイッチング素子を用いて上記のような故障診断のための出力を故障診断部に出力することができるようになるので、汎用的な部品を用いて、比較的少ない部品点数で低コストの回路を構成することが可能となる。

また、請求項３の発明の如く制御用電圧切換回路を、電源に接続された抵抗回路と、この抵抗回路と検出用信号出力部の間に接続された絶縁性信号伝達素子から構成し、請求項４の発明の如く判定用信号出力回路を、第１のスイッチング素子と故障診断部の間に接続された絶縁性信号伝達素子から構成することで、装置を高電圧側と低電圧側に安全に絶縁することが可能となる。

特に、請求項５の発明の如く高電圧機器用インターロック装置を、高電圧機器内に設けるようにすることで、例えば車両に搭載される高電圧機器の場合の如く、車両のコントローラにインターロックループを接続すること無く、高電圧機器側で故障診断を行うことができるようになる。

そして、以上の高電圧機器用インターロック装置は、請求項６の発明の如き車両に搭載された高電圧機器としての電動コンプレッサに適用されるときに極めて有効なものとなる。

本発明を適用した高電圧機器の実施例としての電動コンプレッサ用インバータ１の機能ブロックである。図１中の状態検出判定回路１７の電気回路の一実施例を示す図である。図２のインターロックループの状態と各点の電圧レベル、及び、各素子の動作／状態を説明する図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。図１は本発明を適用する高電圧機器としての車両の空気調和装置を構成する電動コンプレッサ用インバータ１の機能ブロックを示している。図１において、２は電動コンプレッサを駆動するモータであり、インバータ出力回路３により駆動される。４は高電圧検出センサ、６はフィルタ／キャパシタであり、これらはＨＶコネクタ７を介して車両に搭載された高電圧電源としてのＨＶバッテリ８に接続されている。

また、９はマイクロコンピュータから構成されたコントローラであり、このコントローラ９により電動コンプレッサのモータ２が駆動制御される。コントローラ９は双方向デジタルアイソレータ１１、光学カプラ１２を介してＬＩＮトランシーバ１３に接続されており、このＬＩＮトランシーバ１３はコネクタ（ＬＶコネクタ）１４、車両通信バス１５を介して図示しない車両側のコントローラ（ＥＣＵ）に接続されている。そして、コントローラ９はインバータ出力回路３に接続され、ＬＩＮトランシーバ１３からもたらされる車両側のコントローラからの指示情報に基づき、ドライブ信号を出力してインバータ出力回路３を制御する。

更に、１６はインターロックループであり、ＨＶコネクタ７に併設されている。このインターロックループ１６は、一方の接続ライン１６Ａと、他方の接続ライン１６Ｂと、これら接続ライン１６Ａ、１６Ｂ間を繋ぐ連結ライン１６Ｃから成り、ＨＶコネクタ７が接続されると、連結ライン１６Ｃが接続ライン１６Ａ、１６Ｂ間を繋ぎ、ループが閉じられ（閉状態）、ＨＶコネクタ７が非接続（外れ）の状態では、連結ライン１６Ｃが接続ライン１６Ａ、１６Ｂから外れ、ループが開放（開状態）される構成とされている。このインターロックループ１６の接続ライン１６Ａ、１６Ｂは状態検出判定回路１７に接続され、この状態検出判定回路１７はコントローラ９に接続されている。

インバータ１に接続される低電圧電源ＬＶ＋／ＬＶ−は、１２Ｖ電源／ＬＶＧＮＤとしてインバータ内回路に供給される。更にまた、１８はインバータ内に引き込まれた１２Ｖ電源から１５Ｖ電源２１や５Ｖ電源（ＨＶ側）２２を生成するＤＣ−ＤＣコンバータであり、１５Ｖ電源２１はインバータ出力回路３に接続され、５Ｖ電源（ＨＶ側）２２はコントローラ９や状態検出判定回路１７に接続されている。また、５Ｖ電源（ＬＶ側）２３は状態検出判定回路１７に接続されている。

上記コントローラ９の検出用信号出力部と故障診断部、インターロックループ１６、及び、状態検出判定回路１７が本発明の高電圧機器用インターロック装置を構成する。そして、本発明の高電圧機器用インターロック装置は電動コンプレッサ（高電圧機器）内に設けられており、図中ＨＶ側で示す範囲が高電圧側、ＬＶ側で示す範囲が低電圧側を意味する。

次に、図２は図１の状態検出判定回路１７の電気回路の実施例を示している。実施例の状態検出判定回路１７は、ＮＰＮトランジスタから構成された第１のスイッチング素子２８と、ＰＮＰトランジスタから構成された第２のスイッチング素子２９と、本発明の制御用電圧切換回路を構成する抵抗３１（プルアップ抵抗）、第３のスイッチング素子３２（ＮＰＮトランジスタから構成）、抵抗３３、絶縁性信号伝達素子としての光学カプラ３４、抵抗３６（プルアップ抵抗）、抵抗３７、ダイオード３８、及び、抵抗３９と、本発明の判定用信号出力回路を構成する絶縁性信号伝達素子としての光学カプラ４１、抵抗４２、及び、抵抗４３（プルアップ抵抗）等から構成されている。尚、抵抗３７は、制限抵抗であり、電源短絡時の光学カプラ３４の出力保護のために設けることが好ましい。また、ダイオード３８は第１のスイッチング素子２８の入力ＯＮ電圧レベル調整のために設けることが好ましい。

この場合、抵抗３１の一端が５Ｖ電源２２（ＨＶ側）に接続され、抵抗３１の他端が第３のスイッチング素子３２のベース（制御電極）に接続されている。そして、この抵抗３１と第３のスイッチング素子３２のベースとの接続点に、コントローラ９の出力ポート４６（ＯＵＴＰＵＴ）が接続されている。第３のスイッチング素子３２の主回路を構成するコレクタは抵抗３３と光学カプラ３４を介して５Ｖ電源２２（ＨＶ側）に接続され、同じく第３のスイッチング素子３２の主回路を構成するエミッタはＨＶＧＮＤに接続されている。

抵抗３６の一端は５Ｖ電源２３（ＬＶ側）に接続され、この抵抗３６の他端とＬＶＧＮＤ間に光学カプラ３４の出力４７が接続されている。抵抗３６の他端は抵抗３７を介してインターロックループ１６の他方の接続ライン１６Ｂに接続されており、インターロックループ１６の一方の接続ライン１６Ａはダイオード３８と抵抗３９を介して第１のスイッチング素子２８のベース（制御電極）に接続されている。即ち、光学カプラ３４はこれら複数の抵抗３６、３７、３９から成る抵抗回路と、コントローラ９の出力ポート４６（検出用信号出力部を構成する）の間に接続されることになる。

第１のスイッチング素子２８の主回路を構成するエミッタはＬＶＧＮＤに接続される。同じく第１のスイッチング素子２８の主回路を構成するコレクタは抵抗４２と光学カプラ４１を介して５Ｖ電源２３（ＬＶ側）に接続されている。抵抗４３の一端は５Ｖ電源２２（ＨＶ側）に接続されており、この抵抗４３の他端とＨＶＧＮＤ間に光学カプラ４１の出力４８が接続される。そして、この抵抗４３と光学カプラ４１の出力４８との接続点が、コントローラ９の入力ポート４９（ＩＮＰＵＴ）が接続されている。

また、第２のスイッチング素子２９のベース（制御電極）は、抵抗５１を介して抵抗３７とインターロックループ１６の他方の接続ライン１６Ｂとの接続点に接続されている。この第２のスイッチング素子２９の主回路を構成するエミッタは５Ｖ電源２３（ＬＶ側）に接続されており、同じく主回路を構成するコレクタは抵抗５２を介してダイオード３８とインターロックループ１６の一方の接続ライン１６Ａとの接続点に接続されている。実施例では前述した抵抗５１、５２は、本発明における第２のスイッチング素子の一部を構成する。尚、ダイオード３８は抵抗３９側が順方向とされている。

前述した如くコントローラ９が本発明における故障診断部及び検出用信号出力部を構成する。そして、コントローラ９は出力ポート４６から出力したＬ／Ｈ信号（検出用出力信号）に対して、入力ポート４９から入力されるＬ／Ｈ信号（判定用入力信号）の組み合わせを基に以下に説明する故障診断を行うことになる。

以上の構成で、次に図２、図３を参照しながら実施例の高電圧機器用インターロック装置の動作を説明する。尚、図３はインターロックループ１６の状態等と、コントローラ９の出力ポート４６及び入力ポート４９の信号レベルと、図２中の各素子の動作、それらに基づくコントローラ９の診断結果を示している。先ず、コントローラ９は、実施例では所定の周期で出力ポート４６から「Ｌ」レベルの信号と「Ｈ」レベルの信号を交互に出力するものとする。

（１）ＨＶコネクタ７が接続された状態で高電圧機器用インターロック装置が正常時
今、ＨＶコネクタ７が接続されており、インターロックループ１６の連結ライン１６Ｃが各接続ライン１６Ａと１６Ｂを繋ぎ、ループも閉じられていて（閉状態）、高電圧機器用インターロック装置の当該インターロックループ１６と状態検出判定回路１７に故障がないものとする。

この状態で、出力ポート４６から出力される信号が「Ｌ」レベルのときは、第３のスイッチング素子３２のベース電位がＯＮレベルであるＶｉｎ（ＯＮ）に達しないので、第３のスイッチング素子３２はＯＦＦする。それにより、光学カプラ３４もＯＦＦするので出力４７は開状態となる。この状態では、５Ｖ電源２３（ＬＶ側）、抵抗３７、インターロックループ１６の接続ライン１６Ｂ、連結ライン１６Ｃ、接続ライン１６Ａ、ダイオード３８、抵抗３９の経路で第１のスイッチング素子２８のベースに電圧が印加されるので、ベース電位がＯＮレベルであるＶｉｎ（ＯＮ）より高くなり、第１のスイッチング素子２８がＯＮする。第１のスイッチング素子２８がＯＮすることで、光学カプラ４１がＯＮするので、出力４８は閉状態となり、コントローラ９の入力ポート４９の信号は「Ｌ」レベルとなる。尚、第２のスイッチング素子２９のベース電位はＯＮレベルであるＶｉｎ（ＯＮ）より低くなるので、第２のスイッチング素子２９はＯＮしている。

一方、出力ポートから出力される信号が「Ｈ」レベルのときは、第３のスイッチング素子３２のベース電位がＯＮレベルであるＶｉｎ（ＯＮ）に達するので、第３のスイッチング素子３２はＯＮする。それにより、光学カプラ３４もＯＮするので出力４７は閉状態となる。この状態では、抵抗３６と抵抗３７の接続点の電位はＬＶＧＮＤレベルに低下するので、第１のスイッチング素子２８のベース電位はＯＮレベルであるＶｉｎ（ＯＮ）に達しない。これにより、第１のスイッチング素子２８はＯＦＦする。尚、第２のスイッチング素子２９のベース電位はＯＮレベルであるＶｉｎ（ＯＮ）より低くなるので、第２のスイッチング素子２９はＯＮするが、抵抗５２と抵抗３９の接続点の電位は第１のスイッチング素子２８のＯＮレベルであるＶｉｎ（ＯＮ）に達しない。第１のスイッチング素子２８がＯＦＦすることで、光学カプラ４１がＯＦＦするので、出力４８は開状態となり、コントローラ９の入力ポート４９の信号は「Ｈ」レベルとなる。

コントローラ９は、出力ポート４６から「Ｌ」レベルの信号を出力したときに入力ポート４９の信号が「Ｌ」レベルとなり、「Ｈ」レベルの信号を出力したときに入力ポート４９の信号が「Ｈ」レベルとなったときは、ＨＶコネクタ７が接続状態にあると診断する。

（２）ＨＶコネクタ７が非接続（外れ）で高電圧機器用インターロック装置が正常時
次に、ＨＶコネクタ７が非接続となり、インターロックループ１６の連結ライン１６Ｃが各接続ライン１６Ａ、１６Ｂから外れ、ループが開放されて（開状態）、高電圧機器用インターロック装置の当該インターロックループ１６と状態検出判定回路１７に故障がない場合について説明する。

この状態で、出力ポート４６から出力される信号が「Ｌ」レベルのときは、第３のスイッチング素子３２のベース電位がＯＮレベルであるＶｉｎ（ＯＮ）に達しないので、第３のスイッチング素子３２はＯＦＦする。それにより、光学カプラ３４もＯＦＦするので出力４７は開状態となる。しかしながら、インターロック１６の接続ライン１６Ｂと接続ライン１６Ａは繋がっていないので、前述した如き、５Ｖ電源２３（ＬＶ側）、抵抗３７、インターロックループ１６の接続ライン１６Ｂ、連結ライン１６Ｃ、接続ライン１６Ａ、ダイオード３８、抵抗３９の経路は無くなり、第１のスイッチング素子２８のベースに電圧は印加されず、ベース電位はＯＮレベルであるＶｉｎ（ＯＮ）より低くなるので第１のスイッチング素子２８がＯＦＦする。尚、第２のスイッチング素子２９のベース電位はＯＮレベルであるＶｉｎ（ＯＮ）より高くなるので第２のスイッチング素子２９もＯＦＦである。第１のスイッチング素子２８がＯＦＦすることで、光学カプラ４１もＯＦＦするので、出力４８は開状態となり、コントローラ９の入力ポート４９の信号は「Ｈ」レベルとなる。

一方、出力ポートから出力される信号が「Ｈ」レベルのときは、第３のスイッチング素子３２のベース電位がＯＮレベルであるＶｉｎ（ＯＮ）に達するので、第３のスイッチング素子３２はＯＮする。それにより、光学カプラ３４もＯＮするので出力４７は閉状態となる。これにより、第２のスイッチング素子２９のベース電位が、ＯＮレベルであるＶｉｎ（ＯＮ）より低くなるので第２のスイッチング素子２９はＯＮする。このとき、インターロックループ１６の接続ライン１６Ｂ、１６Ａは繋がっていないので、第２のスイッチング素子２９がＯＮすることで、５Ｖ電源２３（ＬＶ側）、第２のスイッチング素子２９の主回路、抵抗５２、ダイオード３８、抵抗３９の経路で第１のスイッチング素子２８のベースに電圧が印加され、ベース電位がＯＮレベルであるＶｉｎ（ＯＮ）より高くなるので第１のスイッチング素子２８がＯＮする。第１のスイッチング素子２８がＯＮすることで、光学カプラ４１がＯＮするので、出力４８は閉状態となり、コントローラ９の入力ポート４９の信号は「Ｌ」レベルとなる。

即ち、第２のスイッチング素子２９は、インターロックループ１６が開状態のときには、抵抗３７、インターロックループ１６の接続ライン１６Ｂ、連結ライン１６Ｃ、接続ライン１６Ａ、ダイオード３８、抵抗３９の経路で第１のスイッチング素子２８のベースに電圧が印加されるインターロックループ１６が閉状態のときとは、第１のスイッチング素子２８のＯＮ／ＯＦＦ状態が反転する電圧を、制御用電圧切換回路を構成するダイオード３８、及び、抵抗３９を介して（即ち、制御用電圧切換回路の出力として）、第１のスイッチング素子２８のベースに印加するように作用する。

コントローラ９は、出力ポート４６から「Ｌ」レベルの信号を出力したときに入力ポート４９の信号が「Ｈ」レベルとなり、「Ｈ」レベルの信号を出力したときに入力ポート４９の信号が「Ｌ」レベルとなったときは、ＨＶコネクタ７が非接続の状態と診断する。

（３）インターロックループ１６の電源短絡状態
次に、インターロックループ１６のループが閉状態で、当該インターロックループ１６が５Ｖ電源２３（ＬＶ側）に短絡した場合について説明する。インターロックループ１６が５Ｖ電源２３（ＬＶ側）に短絡すると、コントローラ９の出力ポート４６から出力される信号が「Ｌ」レベルであるか「Ｈ」レベルであるかに関わらず、第１のスイッチング素子２８と第２のスイッチング素子２９のベースには５Ｖ電源２３（ＬＶ）が供給されるので、第２のスイッチング素子２９はＯＦＦ、第１のスイッチング素子２８はＯＮする。第１のスイッチング素子２８がＯＮすることで、光学カプラ４１がＯＮするので、出力４８は閉状態となり、コントローラ９の入力ポート４９の信号は「Ｌ」レベルとなる。

コントローラ９は、出力ポート４６から「Ｌ」レベルの信号を出力したときに入力ポート４９の信号が「Ｌ」レベルとなり、「Ｈ」レベルの信号を出力したときにも入力ポート４９の信号が「Ｌ」レベルとなったときは、故障状態と診断する（この場合は、インターロックループ１６の電源短絡故障）。

（４）インターロックループ１６の接地短絡状態
次に、インターロックループ１６が接地（ＬＶＧＮＤ）に短絡した場合について説明する。インターロックループ１６が接地短絡すると、コントローラ９の出力ポート４６から出力される信号が「Ｌ」レベルであるか「Ｈ」レベルであるかに関わらず、第１のスイッチング素子２８と第２のスイッチング素子２９のベース電位も接地（ＬＶＧＮＤ）レベルとなるので、第２のスイッチング素子２９はＯＮ、第１のスイッチング素子２８はＯＦＦする。第１のスイッチング素子２８がＯＦＦすることで、光学カプラ４１がＯＦＦするので、出力４８は開状態となり、コントローラ９の入力ポート４９の信号は「Ｈ」レベルとなる。

コントローラ９は、上述した如く出力ポート４６から「Ｌ」レベルの信号を出力したときに入力ポート４９の信号が「Ｈ」レベルとなり、「Ｈ」レベルの信号を出力したときにも入力ポート４９の信号が「Ｈ」レベルとなったときは、故障状態と診断する（この場合は、インターロックループ１６の接地短絡故障）。

（５）第１のスイッチング素子２８の出力短絡状態（主回路が短絡）
次に、他の故障例として、第１のスイッチング素子２８の主回路が短絡した場合について説明する。第１のスイッチング素子２８の主回路が短絡すると、コントローラ９の出力ポート４６から出力される信号が「Ｌ」レベルであるか「Ｈ」レベルであるかに関わらず、第１のスイッチング素子２８はＯＮ状態となるので、光学カプラ４１がＯＮし、出力４８は閉状態となり、コントローラ９の入力ポート４９の信号は「Ｌ」レベルとなる。

コントローラ９は、上述した如く出力ポート４６から「Ｌ」レベルの信号を出力したときに入力ポート４９の信号が「Ｌ」レベルとなり、「Ｈ」レベルの信号を出力したときにも入力ポート４９の信号が「Ｌ」レベルとなったときは、故障状態と診断する（この場合は、第１のスイッチング素子２８の出力短絡故障）。

（６）光学カプラ４１の出力開放状態
次に、もう一つの他の故障例として、光学カプラ４１の出力４８が閉じなくなった場合（開放したままになった場合）について説明する。光学カプラ４１の出力４８は開放状態となると、コントローラ９の出力ポート４６から出力される信号が「Ｌ」レベルであるか「Ｈ」レベルであるかに関わらず、コントローラ９の入力ポート４９の信号は「Ｈ」レベルとなる。

コントローラ９は、上述した如く出力ポート４６から「Ｌ」レベルの信号を出力したときに入力ポート４９の信号が「Ｈ」レベルとなり、「Ｈ」レベルの信号を出力したときにも入力ポート４９の信号が「Ｈ」レベルとなったときは、故障状態と診断する（この場合は、光学カプラ４１の出力４８の開放故障）。

以上詳述した如く、本発明の高電圧機器用インターロック装置は、車両に搭載された電動コンプレッサ（高電圧機器）をＨＶバッテリ８（高電圧電源）に接続するためのＨＶコネクタ７に併設されたインターロックループ１６と、Ｌ／Ｈ信号を出力する検出用信号出力部と、ベースがインターロックループ１６の一方の接続ライン１６Ａに接続された第１のスイッチング素子２８と、インターロックループ１６の他方の接続ライン１６Ｂに接続され、インターロックループ１６が閉状態のときに、検出用信号出力部の出力に応じて第１のスイッチング素子２８のベースに印加する電圧を切り換える制御用電圧切換回路と、ベースがインターロックループ１６の他方の接続ライン１６Ｂに接続されると共に、主回路がインターロックループ１６の一方の接続ライン１６Ａに接続され、インターロックループ１６が開状態のときに、第１のスイッチング素子２８のＯＮ／ＯＦＦ状態が、インターロックループ１６が閉状態のときと反転するように制御用電圧切換回路の出力を第１のスイッチング素子２８のベースに印加する第２のスイッチング素子２９と、第１のスイッチング素子２８の状態に応じてＬ／Ｈ信号を出力する判定用信号出力回路を備えているので、検出用信号出力部（マイコン９の出力ポート４６）が同じ出力であっても、インターロックループ１６が閉状態にあるときと、開状態にあるときとで、第１のスイッチング素子２８のベースに印加される電圧が変化し、当該第１のスイッチング素子２８の状態が変化して判定用信号出力回路の出力も変化することになる。

また、インターロックループ１６の電源短絡や接地短絡が発生した場合にも、第１のスイッチング素子２８のベースに印加される電圧が変化し、判定用信号出力回路の出力が変化する。更に、第１のスイッチング素子２８や判定用信号出力回路（光学カプラ４１）自体が故障した場合にも、結果として判定用信号出力回路の出力は変化することになる。

そして、本発明ではこの判定用信号出力回路の出力に基づいてインターロックループ１６の状態を診断する故障診断部（マイコン９）を備えており、この故障診断部が、検出用信号出力部の出力（出力ポート４６）と判定用信号出力回路の出力（入力ポート４９）の組み合わせから、インターロックループ１６の状態を診断するようにしたので、この故障診断部により、ＨＶコネクタ７の接続、非接続、及び、インターロックループ１６の故障（上記電源短絡や接地短絡）を含むインターロック装置自体の故障診断を行うことができるようになる。

これにより、インターロックループ１６の故障を含む高電圧機器用インターロック装置自体の故障時にも、ＨＶコネクタ７の外れを非安全状態（コネクタ非接続、故障等）として、的確に診断する（コネクタが接続状態にある等の誤診断をしない）ことが可能となる。

特に、本発明によれば第１及び第２のスイッチング素子２８、２９を用いて上記のような故障診断のための出力を故障診断部に出力することができるようになるので、汎用的な部品を用いて、比較的少ない部品点数で低コストの回路を構成することが可能となる。

また、実施例の如く制御用電圧切換回路を、５Ｖ電源２３（ＬＶ側）に接続された抵抗３６、３７、３９から成る抵抗回路と、この抵抗回路と検出用信号出力部（出力ポート４６）の間に接続された光学カプラ３４から構成し、判定用信号出力回路を、第１のスイッチング素子２８と故障診断部（コントローラ９）の間に接続された光学カプラ４１から構成することで、装置を高電圧側（ＨＶ側）と低電圧側（ＬＶ側）に安全に絶縁することが可能となる。

特に、実施例の如く高電圧機器用インターロック装置を、電動コンプレッサ（高電圧機器）に設けることで、車両のコントローラにインターロックループ１６を接続すること無く、電動コンプレッサ側で故障診断を行うことができるようになる。

尚、実施例では車両に搭載された高電圧機器としての電動コンプレッサに高電圧機器用インターロック装置を適用したが、それに限らず、車両に搭載される各種高電圧機器に本発明は有効である。

また、実施例では状態検出判定回路１７の故障として第１のスイッチング素子２８や光学カプラ４１の故障を採り上げたが、他の素子の故障診断も同様に可能である。更に、実施例では第１のスイッチング素子２８をＮＰＮトランジスタから構成し、第２のスイッチング素子２９をＰＮＰトランジスタにて構成したが、それらに限られるものでは無く、他の半導体スイッチング素子、例えば、ＭＯＳ−ＦＥＴ等で構成してもよい。

更にまた、実施例では光学カプラ３４、４１を絶縁性信号伝達素子として採用したが、それに限らず、デジタルアイソレータ等で構成してもよい。また、実施例では低電圧側（ＬＶ側）の電源電圧を５Ｖとしたが、それに限らず、インバータで規定されるＬＶ＋電源入力電圧範囲内であれば、本インターロック装置が正常に機能するものとして許容されるものである。

１電動コンプレッサ用インバータ
２モータ
３インバータ出力回路
７ＨＶコネクタ
８ＨＶバッテリ（高電圧電源）
９コントローラ（故障診断部、検出用信号出力部）
１６インターロックループ
１６Ａ、１６Ｂ接続ライン
１７状態検出判定回路
２８第１のスイッチング素子
２９第２のスイッチング素子
３４光学カプラ（絶縁性信号伝達素子、制御用電圧切換回路）
３６、３７、３９抵抗（制御用電圧切換回路）
４１光学カプラ（絶縁性信号伝達素子、判定用信号出力回路）
４６入力ポート
４９出力ポート

Claims

車両に搭載された高電圧機器用のインターロック装置であって、
前記高電圧機器を高電圧電源に接続するためのＨＶコネクタに併設されたインターロックループと、
Ｌ／Ｈ信号を出力する検出用信号出力部と、
制御電極が前記インターロックループの一方の接続ラインに接続された第１のスイッチング素子と、
前記インターロックループの他方の接続ラインに接続され、前記インターロックループが閉状態のときに、前記検出用信号出力部の出力に応じて前記第１のスイッチング素子の制御電極に印加する電圧を切り換える制御用電圧切換回路と、
制御電極が前記インターロックループの他方の接続ラインに接続されると共に、主回路が前記インターロックループの前記一方の接続ラインに接続され、前記インターロックループが開状態のときに、前記第１のスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ状態が、前記インターロックループが閉状態のときと反転するように前記制御用電圧切換回路の出力を前記第１のスイッチング素子の制御電極に印加する第２のスイッチング素子と、
前記第１のスイッチング素子の状態に応じてＬ／Ｈ信号を出力する判定用信号出力回路と、
該判定用信号出力回路の出力に基づいて前記インターロックループの状態を診断する故障診断部を備え、
該故障診断部は、前記検出用信号出力部の出力と前記判定用信号出力回路の出力の組み合わせから、前記インターロックループの状態を診断することを特徴とする高電圧機器用インターロック装置。
前記故障診断部は、少なくとも前記ＨＶコネクタの接続、非接続、及び、前記インターロックループの故障を含むインターロック装置自体の故障を診断することを特徴とする請求項１に記載の高電圧機器用インターロック装置。
前記制御用電圧切換回路は、電源に接続された抵抗回路と、該抵抗回路と前記検出用信号出力部の間に接続された絶縁性信号伝達素子から構成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の高電圧機器用インターロック装置。
前記判定用信号出力回路は、前記第１のスイッチング素子と前記故障診断部の間に接続された絶縁性信号伝達素子から構成されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちの何れかに記載の高電圧機器用インターロック装置。
前記高電圧機器内に設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちの何れかに記載の高電圧機器用インターロック装置。
前記高電圧機器は、前記車両に搭載された電動コンプレッサであることを特徴とする請求項１乃至請求項５のうちの何れかに記載の高電圧機器用インターロック装置。