JP2021197743A - Discharge device - Google Patents
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Abstract
Description
この開示は、放電装置に関し、特に、車両の走行中に作動する機器に直流電力を送る電力線対の間に設けられ電力線対の間の電圧を平滑化するコンデンサに蓄えられた電荷を放電するための放電装置に関する。 This disclosure relates to a discharge device, in particular, to discharge the charge stored in a capacitor provided between power line pairs that send DC power to equipment operating while the vehicle is running and smoothes the voltage between the power line pairs. Regarding the discharge device.
高電圧の電力を用いる車両において、高圧バッテリからモータを駆動するためのインバータまでの電力線対の間に電力線対の間の電圧を平滑化するコンデンサが設けられる場合がある。このような車両が衝突事故を起こした場合に、車両の乗員の救助などの事故処理において、コンデンサに残っている電荷に留意する必要がある。 In a vehicle using high voltage power, a capacitor for smoothing the voltage between the power line pairs may be provided between the power line pairs from the high voltage battery to the inverter for driving the motor. When such a vehicle causes a collision, it is necessary to pay attention to the electric charge remaining in the capacitor in the accident processing such as rescue of the occupants of the vehicle.
従来、車両用の放電スイッチであって、通常時には磁石により可動接触子がオフ位置に保持されている一方、車両が衝突した際にバネにより可動接触子がオン位置に移動するものがあった(たとえば、特許文献1参照)。車両の衝突により、この放電スイッチがオンとなると、コンデンサの両端が短絡され、コンデンサが放電される。 Conventionally, there has been a discharge switch for a vehicle in which the movable contact is normally held in the off position by a magnet, while the movable contact is moved to the on position by a spring when the vehicle collides. For example, see Patent Document 1). When this discharge switch is turned on due to a vehicle collision, both ends of the capacitor are short-circuited and the capacitor is discharged.
この放電スイッチでは、車両の衝突により、可動接触子に慣性力が生じる短い時間において、コンデンサの放電を行うために放電スイッチに短絡電流を流す必要が生じる。このため、短絡電流が大電流になり、放電スイッチの接点にアーク放電が生じ、接点が溶損する恐れがある。 In this discharge switch, it is necessary to pass a short-circuit current through the discharge switch in order to discharge the capacitor in a short time when an inertial force is generated in the movable contact due to a vehicle collision. Therefore, the short-circuit current becomes a large current, an arc discharge occurs at the contact of the discharge switch, and the contact may be melted.
この開示は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、コンデンサの電荷を放電するときに接点の溶損を防止することが可能な放電装置を提供することである。 This disclosure has been made to solve the above-mentioned problems, and an object thereof is to provide a discharge device capable of preventing contact damage when discharging the charge of a capacitor. ..
この開示に係る放電装置は、車両の走行中に作動する機器に直流電力を送る電力線対の間に設けられ電力線対の間の電圧を平滑化するコンデンサに蓄えられた電荷を放電するための放電装置であり、コンデンサと電気的に並列に接続された放電部と、電力線対の電位差を用いてトリガ電流を供給する衝突検知スイッチとを備える。放電部は、衝突検知スイッチから供給されるトリガ電流により電力線対の間を非導通状態から導通状態に切替えるとともにトリガ電流により導通状態に切替えられるとトリガ電流が無くなっても導通状態を維持する自己保持スイッチ部と、自己保持スイッチ部が導通状態である場合に通る電力を消費する第1抵抗部とを含む。衝突検知スイッチは、車両の衝突により作用する力により接点が接触することで非導通状態から導通状態に切替わることにより、トリガ電流を自己保持スイッチ部に供給する。放電装置は、トリガ電流が流れる経路に設けられ、トリガ電流を抑制する第2抵抗部をさらに備える。 The discharge device according to this disclosure is a discharge device for discharging the electric charge stored in a capacitor provided between power line pairs that send DC power to a device that operates while the vehicle is running and that smoothes the voltage between the power line pairs. It is a device and includes a discharge unit electrically connected in parallel with a capacitor and a collision detection switch that supplies a trigger current using a potential difference between power line pairs. The discharge unit switches from a non-conducting state to a conducting state by the trigger current supplied from the collision detection switch, and maintains the conducting state even when the trigger current disappears when the trigger current switches to the conducting state. It includes a switch unit and a first resistance unit that consumes electric power that passes when the self-holding switch unit is in a conductive state. The collision detection switch supplies a trigger current to the self-holding switch unit by switching from the non-conducting state to the conducting state by contacting the contacts due to the force acting by the collision of the vehicle. The discharge device is provided in the path through which the trigger current flows, and further includes a second resistance portion that suppresses the trigger current.
このような開示によれば、車両が衝突すると、接点が接触することで衝突検知スイッチが導通状態に切り替わり、トリガ電流が自己保持スイッチ部に流れるが、第2抵抗部によりトリガ電流が抑制されることで接点を流れるトリガ電流が過大とならないため、アーク放電の発生が抑制され、接点の溶損を防止できる。また、自己保持スイッチ部が導通状態に切替えられてトリガ電流が無くなっても導通状態が維持されることで、コンデンサに蓄えられた電荷が第1抵抗部で消費される。その結果、コンデンサの電荷を放電するときに接点の溶損を防止することができる。 According to such disclosure, when a vehicle collides, the collision detection switch is switched to the conduction state by contacting the contacts, and the trigger current flows to the self-holding switch section, but the trigger current is suppressed by the second resistance section. As a result, the trigger current flowing through the contact does not become excessive, so that the generation of arc discharge is suppressed and the contact can be prevented from melting. Further, even if the self-holding switch portion is switched to the conductive state and the trigger current disappears, the conductive state is maintained, so that the charge stored in the capacitor is consumed in the first resistance portion. As a result, it is possible to prevent the contacts from being melted when the electric charge of the capacitor is discharged.
この開示によれば、コンデンサの電荷を放電するときに接点の溶損を防止することが可能な放電装置を提供することができる。 According to this disclosure, it is possible to provide a discharge device capable of preventing contact damage when discharging the charge of a capacitor.
以下、図面を参照しつつ、この開示の実施の形態は説明される。以下の説明では、同一の部品には同一の符号が付されている。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰り返されない。 Hereinafter, embodiments of this disclosure will be described with reference to the drawings. In the following description, the same parts are designated by the same reference numerals. Their names and functions are the same. Therefore, detailed explanations about them will not be repeated.
[第1実施形態]
図1は、第1実施形態に係る車両10の構成の概略を示す図である。図1を参照して、車両10は、電気自動車である。車両10は、高圧バッテリ20と、システムメインリレー(以下「SMR(System Main Relay)」という)30と、電力変換装置60と、モータジェネレータ(以下「MG(Motor Generator)」という)80と、電子制御ユニット(以下「ECU(Electronic Control Unit)」という)100とを備える。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a diagram showing an outline of the configuration of the
ECU100は、制御対象を制御するための処理を実行するCPUと、処理のプログラムを記憶するとともにプログラムの実行のワークメモリとして用いられるメモリとを含む。ECU100は、CPUの内部に構成されるSMR制御部110と、トランジスタ120A,120Bとを含む。SMR制御部110は、CPUによってプログラムが実行されることによってソフトウェア的にCPUの内部に構成されるようにしてもよいし、ハードウェアとしてCPUの内部に構成されるようにしてもよい。車両10は、さらに、衝突検知部130と、低圧バッテリ140と、低圧電力線150とを含む。
The ECU 100 includes a CPU that executes a process for controlling a control target, and a memory that stores a program of the process and is used as a work memory for executing the program. The ECU 100 includes an
高圧バッテリ20は、車両10の外部から供給される高圧の電力およびMG80からインバータ70および電力線62,63を介して供給される回生電力を蓄えたり、車両のMG80による駆動に用いられる高圧の電力を電力線62,63を介してインバータ70に供給したりする。
The high-
電力変換装置60は、高圧バッテリ20から放電された電力をMG80の駆動に適した電力に変換したり、高圧バッテリ20へ充電される電力を充電に適した電力に変換したりする。電力変換装置60は、放電抵抗器61と、平滑コンデンサ42と、インバータ70とを含む。
The
インバータ70は、高圧バッテリ20からの直流電力を3相交流電力に変換してMG80に供給したり、MG80からの3相交流電力を直流電力に変換して高圧バッテリ20に供給したりする。
The
SMR制御部110は、運転者によるパワースイッチをオン状態にする操作に応じて、SMR30をオン状態にするためのベース電流をトランジスタ120A,120Bに出力する。トランジスタ120A,120Bは、ベース電流が入力されると、低圧バッテリ140から低圧電力線150を介して供給されるコレクタ電流を、SMR30に出力する。
The
SMR制御部110は、運転者によるパワースイッチをオフ状態にする操作に応じて、SMR30をオフ状態にするため、トランジスタ120A,120Bへのベース電流の出力を停止する。トランジスタ120A,120Bは、ベース電流が停止されると、低圧バッテリ140から低圧電力線150を介して供給されるコレクタ電流のSMR30への出力を停止する。
The
SMR30は、コレクタ電流が入力されていないときは、吸引コイルに励磁電流が流れないため、オフ状態とされ、高圧バッテリ20とインバータ70とを非導通状態とする一方、コレクタ電流が入力されると、吸引コイルに励磁電流が流れるため、オン状態とされ、高圧バッテリ20とインバータ70とを導通状態とする。
When the collector current is not input, the
放電抵抗器61は、電力線62,63の対の間に設けられる。平滑コンデンサ42は、電力線62,63の対の間に設けられ、電力線62,63の対の間の電圧を平滑化する。
The
SMR30が非導通状態とされる前に、平滑コンデンサ42に電荷が蓄えられている場合は、平滑コンデンサ42から放電抵抗器61に電流が流れ込み、熱エネルギに変換されることで消費される。なお、放電抵抗器61には、SMR30が導通状態とされているときに、高圧バッテリ20から常に電流が流れるため、消費電力を抑えるため、放電抵抗器61の抵抗値は十分、大きな値とされる。このため、放電抵抗器61での電力の消費は緩慢である。
If an electric charge is stored in the
衝突検知部130は、車両10の衝突を検知すると、衝突を検知したことを示す信号をECU100のSMR制御部110に出力する。SMR制御部110は、衝突検知部130から、衝突を検知したことを示す信号を受信したことに応じて、SMR30をオフ状態にするため、トランジスタ120A,120Bへのベース電流の出力を停止する。トランジスタ120A,120Bは、ベース電流が停止されると、低圧バッテリ140から低圧電力線150を介して供給されるコレクタ電流のSMR30への出力を停止する。SMR30は、コレクタ電流が入力されなくなると、オフ状態とされ、高圧バッテリ20とインバータ70とを非導通状態とする。
When the
上述した車両10において、車両10の衝突時にSMR30がオフ状態とされ、高圧バッテリ20とインバータ70とが電気的に遮断されたとしても、平滑コンデンサ42に電荷が残る場合がある。このような場合に、車両10の乗員の救助などの事故処理において、平滑コンデンサ42に残っている電荷に留意する必要がある。
In the
このような状況に対応するために、平滑コンデンサ42の電荷を放電する装置を設けることが考えられる。たとえば、このような装置として、従来、通常時には磁石により可動接触子がオフ位置に保持されている一方、車両が衝突した際にバネにより可動接触子がオン位置に移動する放電スイッチがあった。車両の衝突により、この放電スイッチがオンとなると、平滑コンデンサの両端が短絡され、平滑コンデンサが放電される。
In order to deal with such a situation, it is conceivable to provide a device for discharging the electric charge of the
この放電スイッチでは、車両の衝突により、可動接触子に慣性力が生じる短い時間において、平滑コンデンサの放電を行うために放電スイッチに短絡電流を流す必要が生じる。このため、短絡電流が大電流になり、放電スイッチの接点にアーク放電が生じ、接点が溶損する恐れがある。 In this discharge switch, it is necessary to pass a short-circuit current through the discharge switch in order to discharge the smoothing capacitor in a short time when an inertial force is generated in the movable contact due to a vehicle collision. Therefore, the short-circuit current becomes a large current, an arc discharge occurs at the contact of the discharge switch, and the contact may be melted.
そこで、後述するように、急速放電装置40は、車両10の走行中に作動する機器(たとえば、MG80)に直流電力を送る電力線62,63の対の間に設けられ電力線62,63の対の間の電圧を平滑化する平滑コンデンサ42に蓄えられた電荷を放電するための装置であり、平滑コンデンサ42と電気的に並列に接続された放電部41と、電力線62,63の対の電位差を用いてトリガ電流を供給する衝突検知スイッチ50とを備えるようにする。
Therefore, as will be described later, the
放電部41は、衝突検知スイッチ50から供給されるトリガ電流により電力線62,63の対の間を非導通状態から導通状態に切替えるとともにトリガ電流により導通状態に切替えられるとトリガ電流が無くなっても導通状態を維持する自己保持スイッチ部と、自己保持スイッチ部が導通状態である場合に通る電力を消費する第1抵抗部とを含むようにする。
The
衝突検知スイッチ50は、車両10の衝突により作用する力により接点51が接触することで非導通状態から導通状態に切替わることにより、トリガ電流を自己保持スイッチ部に供給する。急速放電装置40は、トリガ電流が流れる経路に設けられ、トリガ電流を抑制する第2抵抗部をさらに備えるようにする。
The
これにより、車両10が衝突すると、接点51が接触することで衝突検知スイッチ50が導通状態に切り替わり、トリガ電流が自己保持スイッチ部に流れるが、第2抵抗部によりトリガ電流が抑制されることで接点51を流れるトリガ電流が過大とならないため、アーク放電の発生が抑制され、接点51の溶損を防止できる。また、自己保持スイッチ部が導通状態に切替えられてトリガ電流が無くなっても導通状態が維持されることで、平滑コンデンサ42に蓄えられた電荷が第1抵抗部で消費される。その結果、平滑コンデンサ42の電荷を放電するときに接点51の溶損を防止することができる。
As a result, when the
図1を再び参照して、放電部41は、上述の自己保持スイッチ部としてのリレー43,46と、上述の第1抵抗部としての抵抗器44,45,47およびリレー43,46の励磁コイルとを含む。衝突検知スイッチ50は、接点51と、可動片52と、圧縮コイルバネ53と、錘54とを含む。
With reference to FIG. 1 again, the
衝突検知スイッチ50においては、衝突時ではない通常時には、圧縮コイルバネ53によって可動片52に左方向の力が掛かるので、可動片52に押されることで錘54が衝突検知スイッチ50の内部の左端に寄せられた状態となる。一方、衝突時には、衝突により、車両10および衝突検知スイッチ50に左向きに過大な加速度が生じると、錘54は、その場に留まろうとするため、可動片52に右向きの力を及ぼす。錘54に押されることにより、可動片52は、圧縮コイルバネ53を圧縮し、可動片52により接点51が閉じられる。
In the
このように、衝突検知スイッチ50は、車両10の衝突により作用する力により接点51が接触することで非導通状態から導通状態に切替わる。これにより、平滑コンデンサ42から電力線62、衝突検知スイッチ50、リレー43の励磁コイル、抵抗器44、および、電力線63を経て平滑コンデンサ42に戻る回路が形成されるため、平滑コンデンサ42の電力により、この回路に、放電部41を導通状態とするためのトリガ電流が流れる。
In this way, the
この回路には上述の第2抵抗部としての抵抗器44およびリレー43の励磁コイルがあるため、トリガ電流が抑制されることで、衝突検知スイッチ50の接点51を流れるトリガ電流が過大とならないため、アーク放電の発生が抑制され、接点51の溶損を防止できる。なお、抵抗器44の抵抗値およびリレー43の諸元は、平滑コンデンサ42の初期電圧を、抵抗器44とリレー43の励磁コイルとの合成抵抗値で割って算出される、トリガ電流の初期電流値が、過大とならないように設計される。
Since this circuit has the above-mentioned excitation coil of the
放電部41においては、衝突検知スイッチ50からのトリガ電流が、リレー43の励磁コイルに流れることで、リレー43の接点が閉じられる。そうすると、平滑コンデンサ42から電力線62、抵抗器47、リレー43の接点、抵抗器45および電力線63を経て平滑コンデンサ42に戻る回路が形成される。このため、平滑コンデンサ42からの電力が抵抗器45,47で消費される。このときに、抵抗器45と並列に設けられているリレー46の励磁コイルにも電流が流れることで、リレー46の接点が閉じられる。
In the
錘54が元の位置に戻ることで衝突検知スイッチ50の接点51が開かれ、衝突検知スイッチ50からのトリガ電流が流れないようになったとしても、リレー46の接点が閉じられているので、平滑コンデンサ42から電力線62、リレー46の接点、リレー43の励磁コイル、抵抗器44、および、電力線63を経て平滑コンデンサ42に戻る回路が形成される。このため、平滑コンデンサ42に電荷が残っている限り、リレー43の励磁コイルに電流が流れ続けるので、リレー43の接点が閉じられ続ける。これにより、放電部41に導通状態が維持される。また、平滑コンデンサ42からの電力が、抵抗器45,47に加えて、抵抗器44でも消費される。
When the
平滑コンデンサ42の電荷が、リレー43およびリレー46の接点を閉じ続けることができない程度まで減少すると、リレー43およびリレー46の接点が開かれ、放電部41に電流が流れなくなる。なお、リレー43,46の諸元および抵抗器44,45,47の諸元は、平滑コンデンサ42の電圧が、衝突事故の処理に影響のない電圧に低下するまでの間、リレー43およびリレー46の接点が開かないように設計される。また、抵抗器45,47の抵抗値が小さい程、平滑コンデンサ42の放電に要する時間を短くできることから、抵抗器45,47は、放電抵抗器61の抵抗値に対して十分に小さい抵抗値とされる。
When the charge of the smoothing
図1で示した回路では、車両10が衝突した後の第1期間において、衝突検知スイッチ50の接点51、リレー43の励磁コイルおよび抵抗器44の第1経路に電流が流れる。その後の第2期間において、この第1経路に加えて、第1経路と並列の、抵抗器47、リレー43の接点、および、抵抗器45(もしくはリレー46の励磁コイル)の第2経路に電流が流れる。衝突検知スイッチ50の接点51が開いた後の第3期間において、第2経路に加えて、第1経路に変えて、リレー46の接点、リレー43の励磁コイルおよび抵抗器44の第3経路に電流が流れる。
In the circuit shown in FIG. 1, in the first period after the
第1経路および第3経路は、両方とも実質的な抵抗がリレー43の励磁コイルおよび抵抗器44であるので、第1経路および第3経路の合成抵抗値は、ほぼ同じである。このため、第1経路のみに電流が流れる第1期間における回路の合成抵抗値は、第1経路および第2経路に電流が流れる第2期間、および、第2経路および第3経路に電流が流れる第3期間における回路の合成抵抗値よりも大きくなる。したがって、平滑コンデンサ42の電圧Vcが同じであるとした場合、第1期間の平滑コンデンサ42の放電電流Icは、第2期間および第3期間の放電電流Icよりも小さくなる。
Since the substantial resistance of both the first path and the third path is the exciting coil of the
図2は、この実施の形態における平滑コンデンサ42の電圧Vcの変化を示す図である。図2を参照して、平滑コンデンサ42の電圧Vcは、第1期間、第2期間、および、第3期間と時刻tが経過するごとに単調減少する。
FIG. 2 is a diagram showing changes in the voltage Vc of the smoothing
図3は、この実施の形態における平滑コンデンサ42の放電電流Icの変化を示す図である。図3を参照して、第1期間のうちは、平滑コンデンサ42の電圧Vcの単調減少に応じて放電電流Icも単調減少する。しかし、第1期間が経過すると、回路の合成抵抗値が下がるため、一旦、放電電流Icが増加した後、再び、単調減少する。
FIG. 3 is a diagram showing changes in the discharge current Ic of the smoothing
この第1期間の最初の放電電流Icの電流値が、衝突検知スイッチ50の接点51を溶損させる電流値未満となるように、抵抗器44の抵抗値およびリレー43の諸元を設計するようにする。
The resistance value of the
このように、第1実施形態の開示によれば、車両10が衝突すると、接点51が接触することで衝突検知スイッチ50が導通状態に切り替わり、トリガ電流が、上述した自己保持スイッチ部(リレー43,46)に流れるが、上述した第2抵抗部(抵抗器44)によりトリガ電流が抑制されることで接点51を流れるトリガ電流が過大とならないため、アーク放電の発生が抑制され、接点51の溶損を防止できる。また、自己保持スイッチ部が導通状態に切替えられてトリガ電流が無くなっても導通状態が維持されることで、平滑コンデンサ42に蓄えられた電荷が、上述した第1抵抗部(抵抗器44,45,47)で消費される。その結果、平滑コンデンサ42の電荷を放電するときに接点51の溶損を防止することができる。
As described above, according to the disclosure of the first embodiment, when the
車両10において、低圧バッテリ140および急速放電装置40は、互いに離れた場所に設置されることが多い。このため、急速放電装置40が低圧バッテリ140の電力で動作するようにした場合、車両10の衝突により、低圧バッテリ140から急速放電装置40への電力線が断線した場合、急速放電装置40を動作させることができなくなってしまう。
In the
しかし、第1実施形態の開示によれば、急速放電装置40(衝突検知スイッチ50,自己保持スイッチ部)の動作に、低圧バッテリ140の電力を用いず、平滑コンデンサ42に蓄えられた電荷を用いるので、車両10の衝突時に、低圧バッテリ140からの電力線が断線したり、低圧バッテリ140自体が破損したとしたりしたとしても、平滑コンデンサ42の電荷を確実に放電することができる。
However, according to the disclosure of the first embodiment, the electric charge stored in the smoothing
さらに、急速放電装置40において、高圧バッテリ20および平滑コンデンサ42からの高圧電力を用いる高圧回路に加えて、低圧バッテリ140の低圧電力を用いる低圧回路を用いる場合、高圧回路と低圧回路とを絶縁するための特殊な回路(たとえば、互いに絶縁された二重の励磁コイルを有するリレー)を採用する必要がある。しかし、第1の実施の形態の開示においては、急速放電装置40で扱うのは高圧電力のみであるため、このような特殊な回路を設ける必要がなく、製造コストを下げることができる。
Further, in the case of using the low voltage circuit using the low voltage power of the
また、第1実施形態の開示によれば、SMR制御部110によって低圧バッテリ140からの励磁電流がSMR30の吸引コイルに流されることでSMR30が、高圧バッテリ20からの電力供給をオン状態としている。このため、車両10の衝突時に、低圧バッテリ140からの電力線が断線したり、低圧バッテリ140自体が破損したとしたりしたとしても、低圧バッテリ140からの励磁電流がSMR30の吸引コイルに流れなくなることで、高圧バッテリ20からの電力供給を確実に遮断することができる。
Further, according to the disclosure of the first embodiment, the
さらに、急速放電装置40において、平滑コンデンサ42、衝突検知スイッチ50および放電部41を近接して配置することによって、車両10の衝突によって、これらを接続する電力線62,63が断線するなどして、急速放電装置40が機能しなくなる可能性を低くすることができる。
Further, in the
[第2実施形態]
第1実施形態においては、車両10の電力変換装置60の急速放電装置40の放電部41が、リレー43,46を含んで構成されるようにした。第2実施形態においては、車両10Aの電力変換装置60Aの急速放電装置40Aの放電部41Aが、サイリスタ91を含んで構成されるようにする。このため、放電部41A以外の構成は、第1実施形態と同様であるので、重複する説明は繰返さない。
[Second Embodiment]
In the first embodiment, the
図4は、第2実施形態に係る車両10Aの構成の概略を示す図である。図4を参照して、放電部41Aは、上述の自己保持スイッチ部としてのサイリスタ91と、上述の第1抵抗部としての抵抗器94とを含む。抵抗器94の抵抗値が小さい程、平滑コンデンサ42の放電に要する時間を短くできることから、抵抗器94は、放電抵抗器61の抵抗値に対して十分に小さい抵抗値とされる。
FIG. 4 is a diagram showing an outline of the configuration of the
衝突検知スイッチ50が衝突により導通状態に切替わると、平滑コンデンサ42から電力線62,衝突検知スイッチ50、抵抗器92、抵抗器93、および、電力線63を経て平滑コンデンサ42に戻る回路が形成される。このため、この回路には、平滑コンデンサ42の電力により、放電部41Aを導通状態とするためのトリガ電流が流れる。
When the
この回路には上述の第2抵抗部としての抵抗器92,93があるため、トリガ電流が抑制されることで、衝突検知スイッチ50の接点51を流れるトリガ電流が過大とならないため、アーク放電の発生が抑制され、接点51の溶損を防止できる。なお、抵抗器92,93の抵抗値は、平滑コンデンサ42の初期電圧を、抵抗器92,93の合成抵抗値で割って算出される、トリガ電流の初期電流値が、過大とならないように設計される。
Since this circuit has the above-mentioned
放電部41Aにおいては、抵抗器92,93の間の電圧が、サイリスタ91のカソードとゲートとの間に印加されることでゲート電流が流れ、サイリスタ91のアノードとカソードとの間は導通状態となる。このため、平滑コンデンサ42からの電力が抵抗器94で消費される。
In the
錘54が元の位置に戻ることで衝突検知スイッチ50の接点51が開かれ、衝突検知スイッチ50からのトリガ電流が流れないようになって、ゲート電流が流れなくなったとしても、サイリスタ91は導通状態を維持する。平滑コンデンサ42の電荷がなくなることで、サイリスタ91のアノードに電流が流れなくなると、サイリスタ91は非導通状態となる。
When the
図4で示した回路では、車両10Aが衝突した後の第1期間において、衝突検知スイッチ50の接点51および抵抗器92,93の第4経路に電流が流れる。その後の第2期間において、この第4経路に加えて、第4経路と並列の、抵抗器94およびサイリスタ91の第5経路に電流が流れる。衝突検知スイッチ50の接点51が開いた後の第3期間において、第4経路には電流が流れなくなり、第5経路のみに電流が流れる。
In the circuit shown in FIG. 4, a current flows through the
第4経路のみに電流が流れる第1期間における回路の合成抵抗値は、第4経路および第5経路に電流が流れる第2期間における回路の合成抵抗値よりも大きくなる。したがって、平滑コンデンサ42の電圧Vcが同じであるとした場合、第1期間の平滑コンデンサ42の放電電流Icは、第2期間の放電電流Icよりも小さくなる。
The combined resistance value of the circuit in the first period in which the current flows only in the fourth path is larger than the combined resistance value of the circuit in the second period in which the current flows in the fourth path and the fifth path. Therefore, assuming that the voltage Vc of the smoothing
図2と同様、平滑コンデンサ42の電圧Vcは、第1期間、第2期間、および、第3期間と時刻tが経過するごとに単調減少する。
Similar to FIG. 2, the voltage Vc of the smoothing
図3と同様、第1期間のうちは、平滑コンデンサ42の電圧Vcの単調減少に応じて放電電流Icも単調減少する。第2期間においては、回路の合成抵抗値が下がるため、一旦、放電電流Icが増加した後、再び、単調減少する。図3と異なり、第3期間においては、回路の合成抵抗値が上がるため、放電電流Icは、一段、低下した後、単調減少する。
Similar to FIG. 3, during the first period, the discharge current Ic also decreases monotonically as the voltage Vc of the smoothing
この第1期間の最初の放電電流Icの電流値が、衝突検知スイッチ50の接点51を溶損させる電流値未満となるように、抵抗器92,93の抵抗値を設計するようにする。
The resistance values of the
このように、第2実施形態の開示によれば、車両10Aが衝突すると、接点51が接触することで衝突検知スイッチ50が導通状態に切り替わり、トリガ電流が、上述した自己保持スイッチ部(サイリスタ91)に流れるが、上述した第2抵抗部(抵抗器92,93)によりトリガ電流が抑制されることで接点51を流れるトリガ電流が過大とならないため、アーク放電の発生が抑制され、接点51の溶損を防止できる。また、自己保持スイッチ部が導通状態に切替えられてトリガ電流が無くなっても導通状態が維持されることで、平滑コンデンサ42に蓄えられた電荷が、上述した第1抵抗部(抵抗器94)で消費される。その結果、平滑コンデンサ42の電荷を放電するときに接点51の溶損を防止することができる。
As described above, according to the disclosure of the second embodiment, when the
[変形例]
(1) 前述した実施の形態においては、車両10,10Aが電動自動車であることとした。しかし、これに限定されず、車両10,10Aは、高電圧の電力線に用いる平滑コンデンサ42を備える車両であればよく、モータジェネレータに加えてエンジンを備えるハイブリッド車両であってもよいし、燃料電池で発電した電力でモータを駆動する燃料電池自動車であってもよいし、平滑コンデンサを車両の駆動以外(たとえば、エアコン等の冷媒のコンプレッサの駆動)に用いる車両であってもよい。
[Modification example]
(1) In the above-described embodiment, the
(2) 前述した実施の形態においては、車両10,10Aが衝突した状況に関する技術について説明した。しかし、前述した技術は、車両10,10Aの衝突時に限らず、車両10,10Aに衝撃が与えられた状況(たとえば、車両10,10Aの上に落下物が落ちてきたような状況、車両10,10Aが崖下や水の中に落下したような状況)において、コンデンサに高圧の電荷が残っている場合に、車両10,10Aに人が触れざるを得ない状況においても有効である。
(2) In the above-described embodiment, the technique relating to the situation where the
(3) 前述した実施の形態においては、図1および図4で示したように、衝突検知スイッチ50は、1軸方向の衝突検知のみが可能なように設けられるようにした。しかし、これに限定されず、衝突検知スイッチ50は、多軸(たとえば、3軸)方向の衝突検知が可能なように設けられるようにしてもよい。たとえば、可動片52が動作する方向がそれぞれ互いに直交するX,Y,Z軸の3方向である3つの衝突検知スイッチ50が設けられるようにする。この場合、複数の衝突検知スイッチ50は、電気的に並列に接続されるようにする。これにより、いずれかの衝突検知スイッチ50が導通状態になると放電部41,41Aにトリガ電流が流れる。
(3) In the above-described embodiment, as shown in FIGS. 1 and 4, the
[まとめ]
図1および図4で示したように、急速放電装置40,40Aは、車両10,10Aの走行中に作動する機器(たとえば、MG80と電力をやりとりするインバータ70)に直流電力を送る電力線62,63の対の間に設けられ電力線62,63の対の間の電圧を平滑化する平滑コンデンサ42に蓄えられた電荷を放電するための放電装置であり、平滑コンデンサ42と電気的に並列に接続された放電部41,41Aと、電力線62,63の対の電位差を用いてトリガ電流を供給する衝突検知スイッチ50とを備える。
[summary]
As shown in FIGS. 1 and 4, the
図1および図4で示したように、放電部41,41Aは、衝突検知スイッチ50から供給されるトリガ電流により電力線62,63の対の間を非導通状態から導通状態に切替えるとともにトリガ電流により導通状態に切替えられるとトリガ電流が無くなっても導通状態を維持する自己保持スイッチ部(たとえば、リレー43,46、サイリスタ91)と、自己保持スイッチ部が導通状態である場合に通る電力を消費する第1抵抗部(たとえば、抵抗器45,47、リレー43,46の励磁コイル、抵抗器94)とを含む。
As shown in FIGS. 1 and 4, the
図1および図4で示したように、衝突検知スイッチ50は、車両10,10Aの衝突により作用する力により接点が接触することで非導通状態から導通状態に切替わることにより、トリガ電流を自己保持スイッチ部に供給する。
As shown in FIGS. 1 and 4, the
図1および図4で示したように、急速放電装置40,40Aは、トリガ電流が流れる経路に設けられ、トリガ電流を抑制する第2抵抗部(たとえば、抵抗器44、リレー43の励磁コイル、抵抗器92,93)をさらに備える。
As shown in FIGS. 1 and 4, the
これにより、車両10,10Aが衝突すると、接点51が接触することで衝突検知スイッチ50が導通状態に切り替わり、トリガ電流が自己保持スイッチ部に流れるが、第2抵抗部によりトリガ電流が抑制されることで接点51を流れるトリガ電流が過大とならないため、アーク放電の発生が抑制され、接点51の溶損を防止できる。また、自己保持スイッチ部が導通状態に切替えられてトリガ電流が無くなっても導通状態が維持されることで、平滑コンデンサ42に蓄えられた電荷が第1抵抗部で消費される。その結果、平滑コンデンサ42の電荷を放電するときに接点51の溶損を防止することができる。
As a result, when the
今回開示された実施の形態は、全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。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて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及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed this time should be considered to be exemplary and not restrictive in all respects. The scope of the present disclosure is shown by the scope of claims rather than the description of the embodiments described above, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.
10,10A 車両、20 高圧バッテリ、30 SMR、40,40A 急速放電装置、41,41A 放電部、42 平滑コンデンサ、43,46 リレー、44,45,47,92,93,94 抵抗器、50 衝突検知スイッチ、51 接点、52 可動片、53 圧縮コイルバネ、54 錘、60,60A 電力変換装置、61 放電抵抗器、62,63 電力線、70 インバータ、80 MG、91 サイリスタ、100 ECU、110 SMR制御部、120A,120B トランジスタ、130 衝突検知部、140 低圧バッテリ、150 低圧電力線。 10,10A vehicle, 20 high voltage battery, 30 SMR, 40,40A fast discharge device, 41,41A discharge part, 42 smoothing capacitor, 43,46 relay, 44,45,47,92,93,94 resistor, 50 collision Detection switch, 51 contacts, 52 movable pieces, 53 compression coil springs, 54 weights, 60, 60A power converters, 61 discharge resistors, 62,63 power lines, 70 inverters, 80 MG, 91 thyristors, 100 ECUs, 110 SMR controls , 120A, 120B transistor, 130 collision detector, 140 low voltage battery, 150 low voltage power line.
Claims (1)
前記コンデンサと電気的に並列に接続された放電部と、
前記電力線対の電位差を用いてトリガ電流を供給する衝突検知スイッチとを備え、
前記放電部は、
前記衝突検知スイッチから供給される前記トリガ電流により前記電力線対の間を非導通状態から導通状態に切替えるとともに前記トリガ電流により導通状態に切替えられると前記トリガ電流が無くなっても導通状態を維持する自己保持スイッチ部と、
前記自己保持スイッチ部が導通状態である場合に通る電力を消費する第1抵抗部とを含み、
前記衝突検知スイッチは、前記車両の衝突により作用する力により接点が接触することで非導通状態から導通状態に切替わることにより、前記トリガ電流を前記自己保持スイッチ部に供給し、
前記トリガ電流が流れる経路に設けられ、前記トリガ電流を抑制する第2抵抗部をさらに備える、放電装置。 It is a discharge device for discharging the electric charge stored in the capacitor that is provided between the power line pairs that send DC power to the equipment that operates while the vehicle is running and that smoothes the voltage between the power line pairs.
A discharge unit electrically connected in parallel with the capacitor,
It is equipped with a collision detection switch that supplies a trigger current using the potential difference between the power line pairs.
The discharge part is
When the trigger current supplied from the collision detection switch switches between the power line pairs from the non-conducting state to the conducting state and the trigger current switches to the conducting state, the self that maintains the conducting state even when the trigger current disappears. Holding switch part and
The self-holding switch unit includes a first resistance unit that consumes electric power that passes when the self-holding switch unit is in a conductive state.
The collision detection switch supplies the trigger current to the self-holding switch unit by switching from the non-conducting state to the conducting state by contacting the contacts due to the force acting by the collision of the vehicle.
A discharge device provided in a path through which the trigger current flows and further provided with a second resistance portion that suppresses the trigger current.
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US20220153150A1 (en) * | 2020-11-13 | 2022-05-19 | Dana Automotive Systems Group, Llc | Methods and systems for an emergency response unit |
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2020
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