JP3784738B2 - 車両用電源装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電気二重層キャパシタから構成される車両用電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、各種の電源装置として、急速充電が可能で充放電サイクル寿命も長い、電気二重層キャパシタの適用技術が注目される。電動自動車の駆動電源に適用する場合、数多くの電気二重層キャパシタを直並列に接続することにより、所要容量の組電池に構成される（特開２０００−１１４１２１号、参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
組電池の総電圧は、車両用の場合、数百ボルトと高く、組電池を構成する電気二重層キャパシタの内部抵抗も小さいため、短絡（ショート）すると瞬間的に大電流が流れる。駆動電源は設計上、車体から電気的に隔離（絶縁）されるが、車両の損傷事故により、組電池と電動機（車両の原動機を構成する）との間（主回路）が車体側と継がる可能性も考えられる。
【０００４】
この発明は、このような事故に対する、車両の電気的な安全性を確保することを目的とする。
【０００６】
第１の発明は、電気二重層キャパシタから所要容量の組電池に構成される車両用電源装置において、組電池を納めて車体に取り付けられる保護ケースと、保護ケースの内側から各面が所定の間隔を介して対向するように配置され、保護ケースの変形によって保護ケースと接触して導通するタッチパネル手段と、その導通に反応して組電池側の直流主回路の正極側と負極側との間を自動的に短絡させる常開のスイッチング回路と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
第２の発明は、電気二重層キャパシタから所要容量の組電池に構成される車両用電源装置において、組電池を納めて車体に取り付けられる保護ケースと、組電池側の直流主回路の正極側と負極側との間を自動的に短絡させるための常開のスイッチング回路と、保護ケースの内側であって互いの光軸のずれから保護ケースの変形を感知する対である赤外センサ手段と、その感知に反応して常開のスイッチング回路を閉成させる手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
第１の発明においては、保護ケースに加わる所定値以上の過大な衝撃が感知されると、その感知に反応して常開のスイッチが組電池の直流主回路を短絡（ショート）させる。これにより、組電池の蓄える電力（電荷）は、瞬時に消耗し尽くされる。保護ケースの損傷に続いて組電池が損傷し、車体側と接触するようなことがあっても、組電池の残存電荷は保護ケースへの過大な衝撃が感知されると、その時点で反応する常開のスイッチを介して既に消耗し尽くされ、車体側へ電気が流れないので、車両の電気的な安全性を確保できる。
【００１０】
第２の発明においては、保護ケースの変形が感知されると、その感知に反応して常開のスイッチが組電池の直流主回路を短絡（ショート）させる。これにより、第２の発明と同じく、保護ケースの損傷に続いて組電池が損傷し、車体側と接触するようなことがあっても、組電池の残存電荷は既に消耗し尽くされ、車体側へ電気が流れないので、車両の電気的な安全性を確保できる。
【００１１】
保護ケースの変形を感知する手段ついては、弾性変形の程度でなく、塑性変形を対象に感度を設定すると、組電池が損傷して車体側と接触する可能性の高い状況に対する、より適確な反応が可能となり、常開のスイッチング回路が直流主回路を必要なく短絡させる頻度を低く抑えられる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、第１の実施形態として車両用電源装置の概要的な構成を表すものであり、数多くの電気二重層キャパシタを直並列に接続することにより、所要容量の組電池１０に構成される。組電池１０は、車両への搭載性（取り扱い性）の面から、複数のモジュール１０Ａ，１０Ｂ（複数の電気二重層キャパシタから組まれる集合体）に分割される。
【００１３】
これらモジュール１０ａ，１０ｂは、保護ケース１１に納められる。保護ケース１１は箱形に作られ、車体フレーム１２に取り付けられる。組電池１０と車両の原動機を構成する電動機のインバータとの間を結ぶのが主回路１５であり、組電池１０側の直流主回路１５ａの正極側と負極側との間を短絡（ショート）させるための常開のスイッチ１６が設けられる。
【００１４】
組電池１０を含む主回路１５が損傷を受ける可能性の高い状況を感知する手段として、保護ケース１１に衝撃センサ１７が備えられる。衝撃センサ１７は、保護ケース１１に前後左右から加わる衝撃を感知するものであり、所定値（設定される比較値）以上の過大な衝撃を感知すると、スイッチ１６のON信号（閉成指令）を出力する。スイッチ１６は、衝撃センサ１７からのON信号を受けると作動する常開のリレーに構成される。
【００１５】
これらの構成から、車両の衝突事故などの発生により、保護ケース１１に所定値以上の過大な衝撃が加わると、常開のリレー１６が作動して組電池１０側の直流主回路１５ａを短絡させる。これにより、組電池１０の蓄える電力（電荷）は、瞬時に消耗し尽くされる。保護ケース１１の損傷に続いて組電池１０が損傷し、車体側と接触するようなことがあっても、組電池１０の残存電荷は、保護ケース１１への過大な衝撃が感知されると、その時点で反応する常開のスイッチ１６を介して既に消耗し尽くされ、組電池１０から車体側へ電気は流れないので、車両の電気的な安全性を確保できるのである。
【００１６】
図２および図３は、第２の実施形態を説明するものであり、組電池１０（２つのモジュール１０Ａ，１０Ｂから構成される）を含む主回路１５が損傷を受ける可能性の高い状況を感知する手段として、保護ケース１１の内側にタッチパネル２０が備えられる。タッチパネル２０は、保護ケース１１の内面（前後の端面と車体の外方に面する側面と底面）に各面（パネル面）が所定の間隙ｄを介して対向するように設置され、保護ケース１１が変形してパネル面に接触すると、これを感知する部位の素子間が導通する（図３、参照）。
【００１７】
１６ａはリレー１６（常開のスイッチ）のコイルであり、その一端が電源１６ｂの一方の端子に接続され、同じく他端がタッチパネル２０の一方の素子に接続される。タッチパネル２０のもう一方の素子は、電源１６ｂのもう一方の端子に接続され、タッチパネル２０が導通すると、リレー１６の作動により、直流主回路１５ａが短絡（正極側の接点と負極側の接点が閉成）する。図１と同じ部品に同じ符号を付ける。
【００１８】
これらの構成から、車両の衝突事故などにより、保護ケース１１が変形してタッチパネル２０に接触すると、タッチパネル２０の導通に反応してリレー１６が作動するため、組電池１０側の直流主回路１５ａが短絡する。これにより、組電池１０の蓄える電力（電荷）は、瞬時に消耗し尽くされ、保護ケース１１の損傷に続いて組電池１０が損傷しても、電荷の残存しない組電池１０から電気は流れないので、車両の電気的な安全性を確保できるのである。
【００１９】
タッチパネル２０の感度（所定の間隙ｄ）については、保護ケース１１の弾性変形よりもダメージの大きな塑性変形を対象に設定すると、組電池１０が損傷して車体側と接触する可能性の高い状況に対する、より適確な反応が可能となり、常開のスイッチ１６が直流主回路１５ａを必要なく短絡させる頻度を低く抑えられる。
【００２０】
図４は、第３の実施形態を説明するものであり、保護ケース１１の変形を感知する手段として、１対の赤外線センサ２５が保護ケース１１の内面に配置される。図示の場合、車両の衝突事故などにより、保護ケース１１の最も変形を受けやすい、車体の外方に面する側面において、１対の赤外線センサ２５は、矩形側面の隣り合わない角部に互いの光軸を一致させる配置（矩形側面の対角線またはその近似線に互いの光軸を合わせる位置関係）に設定される。
【００２１】
１対の赤外線センサ２５は、保護ケース１１の変形により、互いの光軸にズレを生じると、常開のスイッチ１６へON信号（閉成指令）を出力する。常開のスイッチ１６は、図１と同様に構成され、１対の赤外線センサ２５からのON信号を受けると、組電池１０側の直流主回路１５ａを短絡（正極側の接点と負極側の接点が閉成）させる。図１と同じ部品に同じ符号を付ける。
【００２２】
これらの構成から、車両の衝突事故などの発生により、保護ケース１１が変形して１対の赤外線センサ２５の光軸にズレを生じさせると、常開のスイッチ１６が作動して組電池１０側の直流主回路１５ａを短絡させるので、組電池１０の蓄える電力（電荷）は、瞬時に消耗し尽くされる。そのため、図１および図２の場合と同じく、衝突事故などに対する、車両の電気的な安全性を確保できるのである。
【００２３】
第１の実施形態〜第３の実施形態において、保護ケース１１とその内部に納まる組電池１０との間に距離（間隔）を広めに設定することにより、保護ケース１１の損傷とこれに続く組電池１０の損傷との間に時間差を与えるようにすると良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態を説明する構成図である。
【図２】第２の実施形態を説明する構成図である。
【図３】同じくタッチパネルの説明図である。
【図４】第３の実施形態を説明する構成図である。
【符号の説明】
１０ 組電池
１０Ａ，１０Ｂ モジュール
１１ 保護ケース
１２ 車体フレーム
１５ａ 直流主回路
１６ 常開のスイッチ
１７ 衝撃センサ
２０ タッチパネル
２５ 赤外線センサ
【発明の属する技術分野】
この発明は、電気二重層キャパシタから構成される車両用電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、各種の電源装置として、急速充電が可能で充放電サイクル寿命も長い、電気二重層キャパシタの適用技術が注目される。電動自動車の駆動電源に適用する場合、数多くの電気二重層キャパシタを直並列に接続することにより、所要容量の組電池に構成される（特開２０００−１１４１２１号、参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
組電池の総電圧は、車両用の場合、数百ボルトと高く、組電池を構成する電気二重層キャパシタの内部抵抗も小さいため、短絡（ショート）すると瞬間的に大電流が流れる。駆動電源は設計上、車体から電気的に隔離（絶縁）されるが、車両の損傷事故により、組電池と電動機（車両の原動機を構成する）との間（主回路）が車体側と継がる可能性も考えられる。
【０００４】
この発明は、このような事故に対する、車両の電気的な安全性を確保することを目的とする。
【０００６】
第１の発明は、電気二重層キャパシタから所要容量の組電池に構成される車両用電源装置において、組電池を納めて車体に取り付けられる保護ケースと、保護ケースの内側から各面が所定の間隔を介して対向するように配置され、保護ケースの変形によって保護ケースと接触して導通するタッチパネル手段と、その導通に反応して組電池側の直流主回路の正極側と負極側との間を自動的に短絡させる常開のスイッチング回路と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
第２の発明は、電気二重層キャパシタから所要容量の組電池に構成される車両用電源装置において、組電池を納めて車体に取り付けられる保護ケースと、組電池側の直流主回路の正極側と負極側との間を自動的に短絡させるための常開のスイッチング回路と、保護ケースの内側であって互いの光軸のずれから保護ケースの変形を感知する対である赤外センサ手段と、その感知に反応して常開のスイッチング回路を閉成させる手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
第１の発明においては、保護ケースに加わる所定値以上の過大な衝撃が感知されると、その感知に反応して常開のスイッチが組電池の直流主回路を短絡（ショート）させる。これにより、組電池の蓄える電力（電荷）は、瞬時に消耗し尽くされる。保護ケースの損傷に続いて組電池が損傷し、車体側と接触するようなことがあっても、組電池の残存電荷は保護ケースへの過大な衝撃が感知されると、その時点で反応する常開のスイッチを介して既に消耗し尽くされ、車体側へ電気が流れないので、車両の電気的な安全性を確保できる。
【００１０】
第２の発明においては、保護ケースの変形が感知されると、その感知に反応して常開のスイッチが組電池の直流主回路を短絡（ショート）させる。これにより、第２の発明と同じく、保護ケースの損傷に続いて組電池が損傷し、車体側と接触するようなことがあっても、組電池の残存電荷は既に消耗し尽くされ、車体側へ電気が流れないので、車両の電気的な安全性を確保できる。
【００１１】
保護ケースの変形を感知する手段ついては、弾性変形の程度でなく、塑性変形を対象に感度を設定すると、組電池が損傷して車体側と接触する可能性の高い状況に対する、より適確な反応が可能となり、常開のスイッチング回路が直流主回路を必要なく短絡させる頻度を低く抑えられる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、第１の実施形態として車両用電源装置の概要的な構成を表すものであり、数多くの電気二重層キャパシタを直並列に接続することにより、所要容量の組電池１０に構成される。組電池１０は、車両への搭載性（取り扱い性）の面から、複数のモジュール１０Ａ，１０Ｂ（複数の電気二重層キャパシタから組まれる集合体）に分割される。
【００１３】
これらモジュール１０ａ，１０ｂは、保護ケース１１に納められる。保護ケース１１は箱形に作られ、車体フレーム１２に取り付けられる。組電池１０と車両の原動機を構成する電動機のインバータとの間を結ぶのが主回路１５であり、組電池１０側の直流主回路１５ａの正極側と負極側との間を短絡（ショート）させるための常開のスイッチ１６が設けられる。
【００１４】
組電池１０を含む主回路１５が損傷を受ける可能性の高い状況を感知する手段として、保護ケース１１に衝撃センサ１７が備えられる。衝撃センサ１７は、保護ケース１１に前後左右から加わる衝撃を感知するものであり、所定値（設定される比較値）以上の過大な衝撃を感知すると、スイッチ１６のON信号（閉成指令）を出力する。スイッチ１６は、衝撃センサ１７からのON信号を受けると作動する常開のリレーに構成される。
【００１５】
これらの構成から、車両の衝突事故などの発生により、保護ケース１１に所定値以上の過大な衝撃が加わると、常開のリレー１６が作動して組電池１０側の直流主回路１５ａを短絡させる。これにより、組電池１０の蓄える電力（電荷）は、瞬時に消耗し尽くされる。保護ケース１１の損傷に続いて組電池１０が損傷し、車体側と接触するようなことがあっても、組電池１０の残存電荷は、保護ケース１１への過大な衝撃が感知されると、その時点で反応する常開のスイッチ１６を介して既に消耗し尽くされ、組電池１０から車体側へ電気は流れないので、車両の電気的な安全性を確保できるのである。
【００１６】
図２および図３は、第２の実施形態を説明するものであり、組電池１０（２つのモジュール１０Ａ，１０Ｂから構成される）を含む主回路１５が損傷を受ける可能性の高い状況を感知する手段として、保護ケース１１の内側にタッチパネル２０が備えられる。タッチパネル２０は、保護ケース１１の内面（前後の端面と車体の外方に面する側面と底面）に各面（パネル面）が所定の間隙ｄを介して対向するように設置され、保護ケース１１が変形してパネル面に接触すると、これを感知する部位の素子間が導通する（図３、参照）。
【００１７】
１６ａはリレー１６（常開のスイッチ）のコイルであり、その一端が電源１６ｂの一方の端子に接続され、同じく他端がタッチパネル２０の一方の素子に接続される。タッチパネル２０のもう一方の素子は、電源１６ｂのもう一方の端子に接続され、タッチパネル２０が導通すると、リレー１６の作動により、直流主回路１５ａが短絡（正極側の接点と負極側の接点が閉成）する。図１と同じ部品に同じ符号を付ける。
【００１８】
これらの構成から、車両の衝突事故などにより、保護ケース１１が変形してタッチパネル２０に接触すると、タッチパネル２０の導通に反応してリレー１６が作動するため、組電池１０側の直流主回路１５ａが短絡する。これにより、組電池１０の蓄える電力（電荷）は、瞬時に消耗し尽くされ、保護ケース１１の損傷に続いて組電池１０が損傷しても、電荷の残存しない組電池１０から電気は流れないので、車両の電気的な安全性を確保できるのである。
【００１９】
タッチパネル２０の感度（所定の間隙ｄ）については、保護ケース１１の弾性変形よりもダメージの大きな塑性変形を対象に設定すると、組電池１０が損傷して車体側と接触する可能性の高い状況に対する、より適確な反応が可能となり、常開のスイッチ１６が直流主回路１５ａを必要なく短絡させる頻度を低く抑えられる。
【００２０】
図４は、第３の実施形態を説明するものであり、保護ケース１１の変形を感知する手段として、１対の赤外線センサ２５が保護ケース１１の内面に配置される。図示の場合、車両の衝突事故などにより、保護ケース１１の最も変形を受けやすい、車体の外方に面する側面において、１対の赤外線センサ２５は、矩形側面の隣り合わない角部に互いの光軸を一致させる配置（矩形側面の対角線またはその近似線に互いの光軸を合わせる位置関係）に設定される。
【００２１】
１対の赤外線センサ２５は、保護ケース１１の変形により、互いの光軸にズレを生じると、常開のスイッチ１６へON信号（閉成指令）を出力する。常開のスイッチ１６は、図１と同様に構成され、１対の赤外線センサ２５からのON信号を受けると、組電池１０側の直流主回路１５ａを短絡（正極側の接点と負極側の接点が閉成）させる。図１と同じ部品に同じ符号を付ける。
【００２２】
これらの構成から、車両の衝突事故などの発生により、保護ケース１１が変形して１対の赤外線センサ２５の光軸にズレを生じさせると、常開のスイッチ１６が作動して組電池１０側の直流主回路１５ａを短絡させるので、組電池１０の蓄える電力（電荷）は、瞬時に消耗し尽くされる。そのため、図１および図２の場合と同じく、衝突事故などに対する、車両の電気的な安全性を確保できるのである。
【００２３】
第１の実施形態〜第３の実施形態において、保護ケース１１とその内部に納まる組電池１０との間に距離（間隔）を広めに設定することにより、保護ケース１１の損傷とこれに続く組電池１０の損傷との間に時間差を与えるようにすると良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態を説明する構成図である。
【図２】第２の実施形態を説明する構成図である。
【図３】同じくタッチパネルの説明図である。
【図４】第３の実施形態を説明する構成図である。
【符号の説明】
１０ 組電池
１０Ａ，１０Ｂ モジュール
１１ 保護ケース
１２ 車体フレーム
１５ａ 直流主回路
１６ 常開のスイッチ
１７ 衝撃センサ
２０ タッチパネル
２５ 赤外線センサ
Claims (2)
- 電気二重層キャパシタから所要容量の組電池に構成される車両用電源装置において、組電池を納めて車体に取り付けられる保護ケースと、保護ケースの内側から各面が所定の間隔を介して対向するように配置され、保護ケースに加わる所定値以上の過大な衝撃による変形によって保護ケースと接触して導通するタッチパネル手段と、その導通に反応して組電池側の直流主回路の正極側と負極側との間を短絡させる常開のスイッチと、を備えることを特徴とする車両用電源回路。
- 電気二重層キャパシタから所要容量の組電池に構成される車両用電源装置において、組電池を納めて車体に取り付けられる保護ケースと、保護ケースの内側であって互いの光軸のずれから保護ケースの変形を感知する対である赤外センサ手段と、その感知に反応して組電池側の直流主回路の正極側と負極側との間を短絡させる常開のスイッチと、を備えることを特徴とする車両用電源回路。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002068518A JP3784738B2 (ja) | 2002-03-13 | 2002-03-13 | 車両用電源装置 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002068518A JP3784738B2 (ja) | 2002-03-13 | 2002-03-13 | 車両用電源装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| JP3784738B2 true JP3784738B2 (ja) | 2006-06-14 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| DE102016117441A1 (de) | 2016-09-16 | 2018-03-22 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Traktionsbatterie und Fahrzeug mit einer solchen |
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- 2002-03-13 JP JP2002068518A patent/JP3784738B2/ja not_active Expired - Fee Related
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