JP3173244B2 - 電気自動車の電気システム - Google Patents

電気自動車の電気システム

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電池を電源とし、イン
バータを介して車輪駆動用交流電動機を駆動する電気自
動車の電気システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】図３は、電池を電源とし、インバータを
介して交流電動機により車輪を駆動する電気自動車の公
知の駆動システムである。図において、１は主電池であ
り、単位電池１００を必要個数直列接続して構成されて
いる。４はインバータであり、車輪駆動用交流電動機５
を駆動する。３は保護ヒューズであり、必要に応じて用
いられる。２は主スイッチであり、主電池１とインバー
タ４とを電気的に接続し、または切り離すためのもので
ある。電動機５の軸は減速機６を介して差動装置７に連
結され、車輪８１，８２を駆動する。
【０００３】なお、現在の電気自動車では機器の中で主
電池の重量と据付スペースの割合が最も高いため、車体
全体の重量バランスとスペースの有効利用を考慮して主
電池を分割配置する方法がとられている。図３の例は、
主電池１を主電池ブロック１１０，１２０に２分割して
いる場合を示している。
【０００４】図４は、図３に示した機器を自動車に搭載
した状態を示したもので、主電池ブロック１１０，１２
０は車体の前後に配置されている。このため、前後の主
電池ブロック１１０，１２０間及び主電池ブロック１１
０とインバータ４間を接続線２０１，２０２により接続
する必要があり、これらの接続線２０１，２０２は車体
１０の中央部を前後に縦断することになる。
【０００５】また、従来公知の電気自動車の電気システ
ムでは、通常時における主電池の主回路からの切り離し
は、主スイッチ２により行っている。なお、主回路故障
時等には保護ヒューズ３が作動して回路を切り離す場合
もある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】さて、従来の電気自動
車の電気システムにおいて大きな問題となっているの
は、衝突事故等が起こった際の安全性の問題である。す
なわち、 １）主スイッチ２が“開”動作となっていても接続線２
０１，２０２は主電池電圧に荷電されているので、衝突
によって正極側及び負極側の接続線２０１，２０２が接
触し、火災発生の危険がある。 ２）衝突によって人間が車内に閉じ込められた場合、車
体１０を切断して人間を救出する必要があるが、荷電し
た接続線２０１，２０２が車体１０を縦断しているので
切断できず、安全上非常に問題である。
【０００７】そこで、図５のように、図３における主ス
イッチ２を複数のスイッチ２１〜２４に分割してこれら
のスイッチにより主電池ブロック１１０，２１０を切り
離す方法も提案されている。しかるに、これによると、
主スイッチ２が単一である場合に比べて各スイッチ２１
〜２４の取付スペースがより多く必要になり、機器コス
トも上昇するという欠点があるため、低価格で実用的な
電気自動車を実現する上で問題が残っている。
【０００８】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたもので、その目的とするところは、衝突事故等にあ
ってもガソリン車と同等の安全性が確保され、しかも安
価に提供可能として電気自動車の実用化を一層推進させ
ることができる電気システムを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、電池と半導体電力変換器とを接続し、か
つ車体の前後にまたがって配置される接続線に、車体の
衝突等による衝撃により内部の火薬を爆発させて回路を
遮断するスイッチを挿入したものである。また、電池が
複数の電池ブロックから構成される場合には、上述した
ようにスイッチを電池と半導体電力変換器との間の接続
線に挿入することに加え、各電池ブロックの間の接続線
にもスイッチを挿入する。なお、上記何れの場合におい
ても、荷電される接続線の長さをできるだけ短くするた
めに、スイッチを電池の電極近傍に接続することが望ま
しい。スイッチに対する点火信号は、スイッチ外部に設
けた制御回路、またはスイッチ内部に設けた衝撃検知回
路により発生させる。
【００１０】
【作用】本発明においては、車体衝突時の衝撃(例えば
エアバッグを作動させるような衝撃)を受けてスイッチ
内部の火薬が点火爆発し、スイッチ内部の導電部を破壊
して回路を瞬時に遮断する。請求項１記載の発明では、
上記回路遮断動作により電池と半導体電力変換器との間
の接続線が遮断されるので、接続線の荷電部分が短くな
って危険が減少する。これに加えて、請求項２に記載し
たように、電池が複数の電池ブロックから構成される場
合には各電池ブロックの間の接続線にもスイッチを挿入
することにより、電池ブロック及び接続線は完全に分離
した状態で回路から切り離される。
【００１１】
【実施例】以下、図に沿って本発明の実施例を説明す
る。図１はこの実施例を示す主要部の結線図であり、図
３と同一の構成要素には同一番号を付してある。また、
図１では電動機５から先の機械系は省略してある。図１
において、３０１〜３０４は衝撃破壊スイッチであり、
主電池ブロック１１０，１２０それぞれの両電極の接続
線２０１，２０２，２０３に挿入されている。これらの
衝撃破壊スイッチ３０１〜３０４は火薬を内蔵してお
り、外部または内部からの動作信号（点火信号）によっ
て火薬を爆発させ、この爆発作用によりスイッチ内部の
導電部を破壊して回路を遮断するものである。
【００１２】一方、４００は車体の衝突時等に衝撃破壊
スイッチ３０１〜３０４へ点火信号を送出する制御回路
であり、例えばエアバックを作動させる制御回路を利用
した点火信号発生回路により構成される。また、５０１
〜５０４は衝撃破壊スイッチ３０１〜３０４に各々対応
する点火信号線である。なお、図２は図４に対応して、
図１の各機器の車体搭載状態を示した図であり、図２で
は点火信号線５０１〜５０４及び制御回路４００の図示
を省略してある。
【００１３】以上のように構成したことにより、車体が
衝突等を起こした場合、制御回路４００からの点火信号
により衝撃破壊スイッチ３０１〜３０４が導電部を破壊
して回路を確実かつ瞬時に遮断するので、主電池ブロッ
ク１１０，１２０及び接続線２０１，２０２，２０３は
それぞれ回路から切り離され、接続線２０１，２０２，
２０３は無電圧となる。従って、接続線２０１，２０
２，２０３が主電池電圧に荷電されたままの状態となる
不都合がなく、また、主電池ブロック１１０，１２０を
車体の前後に配置した場合でも、その間の接続線２０
１，２０２が遮断されているので車体切断時の支障はな
い。
【００１４】ここで、衝撃破壊スイッチは主電池ブロッ
ク１１０，１２０とインバータ４との間の接続線２０
１，２０３のみに挿入しても良く、この場合にはスイッ
チ３０１，３０４による遮断動作により接続線２０１，
２０３の大部分が無電圧となる。これに加え、実施例の
ように主電池ブロック１１０，１２０の間の接続線２０
２にもスイッチ３０２，３０３を挿入すれば、衝撃発生
時には車体内部を前後に縦断する接続線２０１，２０２
が何れも無電圧となるので、安全性が一層向上する。な
お、接続線の荷電部分をできるだけ短くするために、衝
撃破壊スイッチは電池の電極近傍に接続することが好ま
しい。
【００１５】上記実施例では、主電池ブロックが２つの
場合、すなわち主電池を２分割した場合を示したが、本
発明は、主電池をブロックに分割せず１個とした場合
や、主電池ブロックが２以上の多数の場合にも同様に適
用できることは言うまでもない。また、実施例では衝撃
破壊スイッチの点火信号をスイッチ外部の制御回路から
与える場合を示したが、衝突等の衝撃を検知して点火信
号を発生する衝撃検知回路をスイッチ自体に内蔵するこ
とも可能である。この場合、外部の制御回路及び点火信
号線が不要になり、構成を一層簡略化することができ
る。
【００１６】更に、実施例では半導体電力変換器として
インバータ、車輪駆動用電動機として交流電動機を使用
しているが、本発明は、半導体電力変換器としてチョッ
パ、電動機として直流電動機を使用する場合や、他の電
気システムについても適用可能である。
【００１７】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、車体に衝
撃が加わると点火、爆発して回路遮断動作をするスイッ
チを電池と半導体電力変換器との間、及び、必要に応じ
て電池ブロックの間にも挿入、接続し、衝突等の非常時
に回路から電池を切り離すため、次のような効果があ
る。 （１）電池に接続された接続線の多くは無電圧となるの
で、正極線、負極線が電気的に混触しても火災になるお
それがない。 （２）車体を通っている接続線を無電圧にできるため、
車体切断が可能となる。 （３）上記（１），（２）から、衝突等の事故に対して
も安全な電気自動車が実現できるので、電気自動車の普
及拡大にとって非常に大きな効果となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す主要部の結線図である。
【図２】図１に示した機器を自動車に搭載した状態を示
す斜視図である。
【図３】従来の電気自動車の駆動システムを示す図であ
る。
【図４】図３に示した機器を自動車に搭載した状態を示
す斜視図である。
【図５】他の従来技術を示す図である。
【符号の説明】
２ 主スイッチ ３ 保護ヒューズ ４ インバータ ５ 車輪駆動用交流電動機 ６ 減速機 ７ 差動装置 １０ 車体 ８１，８２ 車輪 １１０，１２０ 主電池ブロック ２０１，２０２，２０３ 接続線 ３０１，３０２，３０３，３０４ 衝撃破壊スイッチ ４００ 制御回路 ５０１，５０２，５０３，５０４ 点火信号線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B60L 1/00 - 15/42

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電源としての電池から半導体電力変換器
    を介して車輪駆動用電動機を駆動する電気自動車の電気
    システムにおいて、 電池と半導体電力変換器とを接続し、かつ車体の前後に
    またがって配置される接続線に、車体の衝突等による衝
    撃により内部の火薬を爆発させて回路を遮断するスイッ
    チを挿入したことを特徴とする電気自動車の電気システ
    ム。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の電気自動車の電気システ
    ムにおいて、 電池が複数の電池ブロックから構成され、各電池ブロッ
    クの間の接続線にスイッチを挿入したことを特徴とする
    電気自動車の電気システム。
  3. 【請求項３】 請求項１または２記載の電気自動車の電
    気システムにおいて、 スイッチの点火信号をスイッチ外部の制御回路から与え
    ることを特徴とする電気自動車の電気システム。
  4. 【請求項４】 請求項１または２記載の電気自動車の電
    気システムにおいて、 スイッチの点火信号をスイッチ内部の衝撃検知回路によ
    り発生させることを特徴とする電気自動車の電気システ
    ム。
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