JP4626088B2 - 自動車の高電圧系遮断装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気自動車等の高電圧源を有する自動車において、緊急時に高電圧電気系統を遮断する、高電圧系遮断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気自動車では、通常の自動車に載せられるバッテリ（一般には１２ボルト）に比べて著しく高電圧（数百ボルト）の電源から車両の駆動力を得ている。このため、電気自動車では、万一の衝突時にかかる高電圧源に起因した車両火災や感電等の発生を防止する対策が要求され、従来から種々の技術が提案されている。
【０００３】
例えば実開昭６１−２０２１０１号公報、電気自動車において、車両が衝突したことを検知したら、電源から駆動装置への通電を遮断する技術が開示されている。また、特開平０９−２８４９０１号公報には、複数のバッテリを搭載する電気自動車が衝突した際に、バッテリを分離することにより高電圧の漏電を防止し、さらに車両の損害状況が軽微な場合には、再度バッテリを接続して走行可能とする技術が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、車両の衝突を検出するためのセンサは、センサ自体に加わる衝撃によって衝突を判断するため、実際には車両の衝突が発生していなくても、衝突したと判断する場合が考えられる。このような場合、走行可能にもかかわらずセンサ情報から電源からの通電を遮断して、走行用の駆動装置が停止して車両の走行が不可能になり車両がその場で停止してしまうことになる。
【０００５】
ところで、電気自動車に関するものではないが、特開平０６−３１６２４２号公報に開示された技術がある。この技術は、競技用自動車等の高速車両において、車両の衝突時に電気回路（高電圧ではない）が短絡して過熱し車内に漏出した燃料に引火してしまうのを防止するために、衝突後に電源供給回路を遮断する技術である。単に、車両の衝突のみを条件に電源供給回路を遮断すると走行中の車両が制御できなくなるため、かかる技術では、車両の衝突時に車両が停止するのを待って電源供給回路を遮断するようにして、車両の衝突後に車両が停止するまでは、電源供給回路を利用して車両を制御できるようにしている。
【０００６】
車両が実際に衝突した場合は車両はその後停止するので、車両の衝突と停止との両条件に基づいて電源を遮断すれば、車両の衝突をより正確に判断して電源を遮断することができる。
しかしながら、電気自動車のように、高電圧の電源を搭載した自動車の場合、火災だけでなく感電のおそれもあるため、車両の衝突時には可能な限り速やかに電源との通電を遮断したい。この点、上記公報の技術は、車両が停止するまでは電源を遮断しないので、走行性は確保できるが停止までの間に乗員等に感電のおそれが発生する。もちろん、車両が実際に衝突をしたか否かは適切に判断して、車両が実際に衝突していないにもかかわらず、車両の走行が不可能になるような事態は回避したい。
【０００７】
本発明は、このような課題に鑑み案出されたもので、車両の衝突時には速やかに電源を遮断し且つ車両が実際に衝突していない場合には電源を遮断することなく車両の走行性を確保することができるようにした、自動車の高電圧系遮断装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目標を達成するため、本発明の自動車の高電圧系遮断装置（請求項１）では、衝突検知センサによって、高電圧電源により走行駆動力を得る自動車の衝突が検知されたら、高電圧系遮断制御手段によって前記高電圧電源の回路が遮断され、該衝突検知信号を受けた時点から所定期間内に減速度検出手段によって検出された前記自動車の減速度が所定値以上にならなかった場合には、前記高電圧系遮断制御手段によって前記の遮断した高電圧電源の回路が再接続される。
【０００９】
したがって、自動車の衝突があったと判定したら速やかに高電圧電源の回路が遮断され、高電圧電源の通電による不具合が回避される。しかも、減速度が所定値以上にならない場合には、高電圧電源の回路が再接続されるので、実際には自動車の衝突はなく衝突検知手段の誤作動によって高電圧電源の回路が遮断された場合にも、その後の自動車の走行駆動力を確保することができる。
【００１０】
また、本発明の自動車の高電圧系遮断装置（請求項２）では、前記衝突検知センサは、エアバッグのためにそなえられている衝突検知センサであって、前記減速度検出手段は、車速センサと該車速センサからの車速信号から減速度を演算する減速度演算部とからなっている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
まず、本発明の第１実施形態について図面に基づいて説明する。
図１〜図３は本発明の第１実施形態に係る自動車の高電圧系遮断装置を示すもので、図１はその自動車及び高電圧系遮断装置の要部構成を示すブロック図、図２，図３はその高電圧系遮断装置の動作を示すフローチャートである。
【００１３】
本実施形態にかかる自動車は、例えば数百ボルトといった高電圧電源により走行駆動力を得る電気自動車であり、図１に示すように、駆動輪を回転駆動するための走行用モータ１をそなえている。このモータ１に電力を供給するために、例えば１２ボルトバッテリを多数直列接続されてなるメインバッテリ２と、このメインバッテリ２に接続されたメインコンタクタ３と、メインコンタクタ３とモータ１との間に介装されたモータコントローラ４とがそなえられている。
【００１４】
したがって、モータ１は、モータコントローラ４により制御されてメインコンタクタ３を介して供給されるメインバッテリ２の電力によって回動するようになっている。なお、メインバッテリ２が高電圧電源に相当し、また、メインバッテリ２，メインコンタクタ３，モータコントローラ４，モータ１，及びメインバッテリ２からメインコンタクタ３を介してモータコントローラ４，モータ１に通じる回路５を総称して高電圧系６と呼ぶことにする。
【００１５】
本高電圧系遮断装置１０は、かかる自動車の衝突を検知する衝突検知センサ（衝突検知手段）１１と、自動車の減速度を検出する減速度検出手段１２と、衝突検知手段１１及び減速度検出手段１２からの検出情報に基づいて高電圧電源２の回路５の遮断を制御する衝突検知電源遮断ＥＣＵ（高電圧系遮断制御手段）１３とをそなえている。
【００１６】
衝突検知センサ１１には例えばピエゾ素子等を用いた加速度センサや光ファイバと発光体等とを組み合わせた光学的センサを適用できるが、衝突検知センサ１１はこれらに特に限定されない。また、エアバッグのためにそなえられている衝突検知センサからの情報を直接又はエアバッグＥＣＵを介して用いるなどして既存の衝突検知センサを流用しても良い。減速度検出手段１２は、ここでは車速センサ１２ａとこの車速センサ１２ａからの車速信号から減速度を演算する減速度演算部１２ｂとからなるが、車両の走行方向の加速度を広範囲に検知する加速度センサを用いても良い。
【００１７】
衝突検知電源遮断ＥＣＵ１３は、衝突検知センサ１１からの衝突検知信号を受けたらメインコンタクタ３を通じて高電圧電源２の回路５を遮断するとともに、衝突検知センサ１１から衝突検知信号を受けた時点から所定期間内に減速度検出手段１２で検出された減速度が所定値以上にならなかった場合には、メインコンタクタ３を通じて遮断した高電圧電源２の回路５を再接続するように制御する。
【００１８】
本発明自動車の第１実施形態としての高電圧系遮断装置は、上述のように構成されているので、例えば図２，図３に示すように高電圧系の遮断制御が行なわれる。
図２のメインルーチンに示すように、自動車の駆動系のキースイッチがオンされると、メインコンタクタ３をオンとして（ステップａ１０）、衝突推定フラグがクリヤされ（ステップａ２０）、割込が許可される（ステップａ３０）。
【００１９】
この割込許可によって、図３に示すような減速度の判定ルーチンが周期的に行なわれる。つまり、減速度検出手段１２の減速度演算部１２ｂでは、図３に示すように、車速センサ１２ａからの車速信号を入力され（ステップｂ１０）、この車速信号から車速を計算し（ステップｂ２０）、さらに計算した車速に基づいて減速度を計算する（ステップｂ３０）。衝突検知電源遮断ＥＣＵ１３では、計算した減速度が予め設定された設定値（所定値）以上であるか否かを判定し（ステップｂ４０）、計算した減速度が設定値以上なら衝突推定フラグをセットする（ステップｂ５０）。なお、かかる設定値は実験等に基づいて予め設定される。
【００２０】
再び図２のメインルーチンを参照するが、割込許可（ステップａ３０）を行なったら、キースイッチがオン状態か否かを判定し（ステップａ４０）、キースイッチがオン状態でなければ（即ち、キースイッチがオフとされたら）メインコンタクタ３をオフとして（ステップａ５０）制御を終える。キースイッチがオン状態であれば、衝突検知センサ１１から衝突検知情報が入力されたか（即ち、衝突検知センサ１１がオンか）否かが判定される（ステップａ６０）。
【００２１】
ここで、衝突検知センサ１１から衝突検知情報が入力されなければ、ステップａ４０に戻る。なお、ステップａ４０の判定は所定周期で行なわれる。
一方、衝突検知センサ１１から衝突検知情報が入力されれば、車両が衝突したものと仮判定してメインコンタクタ３をオフとする（ステップａ７０）。さらに、減速度判定ルーチン（図３）で衝突推定フラグがセットされているか否かが判定される（ステップａ８０）。衝突推定フラグがセットされていれば、車両が衝突したものと本判定してメインコンタクタ３のオフ状態を続行する。そして、キースイッチがオフ状態か否かの判定（ステップａ９０）によって、キースイッチがオフになったら制御を終える。なお、ステップａ９０の判定も所定周期で行なわれる。
【００２２】
また、車両が衝突したものとの仮判定によりメインコンタクタ３をオフとしてから衝突推定フラグがセットされなければ、車両の衝突検知後（衝突検知センサ１１のオン後）衝突推定フラグがセットされない状態で所定時間（ここでは１秒）が経過したか否かを判定する（ステップａ１００）。そして、車両の衝突検知後所定時間が経過しても衝突推定フラグがセットされなければ、車両の衝突は誤判定であるとしてメインコンタクタ３をオンにして（ステップａ１１０）、ステップａ４０に戻る。
【００２３】
このようにして、衝突検知電源遮断ＥＣＵ１３では、衝突検知センサ１１から衝突検知情報が入力されれば、車両が衝突したものと仮判定して速やかにメインコンタクタ３をオフとして高電圧電源２の回路５を遮断するので、衝突時に高電圧電源が通電していることによる車両火災や感電等が発生するおそれを未然に回避することができる。
【００２４】
しかも、車両が衝突したものと仮判定してから、所定時間内に減速度が所定値以上にならない場合には、車両が衝突したものとの仮判定が誤判定であったとして、メインコンタクタ３をオンとして高電圧電源２の回路５が再接続されるので、衝突検知センサ１１の誤作動によって高電圧電源の回路が遮断された場合にも、その後の自動車の走行駆動力を確保することができるようになる。
【００２５】
次に、本発明の第２実施形態について図面に基づいて説明する。
図４は本発明の第２実施形態に係る自動車の高電圧系遮断装置の動作を示すフローチャートである。
本実施形態にかかる自動車及び高電圧系遮断装置のハード構成は第１実施形態と同様であるのでこれらについては説明を省略し、第１実施形態と異なるソフト構成について説明する。
【００２６】
本実施形態では、衝突自動車が衝突したか否かの判定を、▲１▼衝突検知センサ１１がオンとなること（即ち、衝突検知センサ１１で自動車の衝突が検知されたこと）、及び、▲２▼衝突検知センサ１１がオンとなって以後所定時間内に減速度検出手段１２で検出（算出）された減速度が所定値以上になること、の両条件から判定する。そして、衝突検知電源遮断ＥＣＵ１３では、▲１▼▲２▼の両条件が成立した場合にメインコンタクタ３をオフとして高電圧電源２の回路５を遮断するように構成されている。
【００２７】
本発明自動車の第２実施形態としての高電圧系遮断装置は、上述のように構成されているので、例えば図４に示すように高電圧系の遮断制御が行なわれる。なお、図４において図２と同符号は同様の処理ステップを示す。また、本実施形態でも、割込許可（図のステップａ３０）により図３に示す減速度判定ルーチンが実施される。
【００２８】
図４のメインルーチンに示すように、自動車の駆動系のキースイッチがオンされると、メインコンタクタ３をオンとして（ステップａ１０）、衝突推定フラグがクリヤされ（ステップａ２０）、割込許可（ステップａ３０）が行なわれ、図３に示す減速度判定ルーチンが実施される。
割込許可（ステップａ３０）を行なったら、キースイッチがオン状態か否かを判定し（ステップａ４０）、キースイッチがオン状態でなければ（即ち、キースイッチがオフとされたら）メインコンタクタ３をオフとして（ステップａ５０）制御を終える。キースイッチがオン状態であれば、衝突検知センサ１１から衝突検知情報が入力されたか（即ち、衝突検知センサ１１がオンか）否かが判定される（ステップａ６０）。
【００２９】
ここで、衝突検知センサ１１から衝突検知情報が入力されなければ、ステップａ４０に戻る。なお、ステップａ４０の判定は所定周期で行なわれる。
一方、衝突検知センサ１１から衝突検知情報が入力されれば、減速度判定ルーチン（図３）で衝突推定フラグがセットされているか否かが判定される（ステップａ８０）。ここで、衝突推定フラグがセットされていれば、車両が衝突したものと判定してメインコンタクタ３をオフとする（ステップａ８２）。そして、キースイッチがオフ状態か否かの判定（ステップａ９０）によって、キースイッチがオフになったら制御を終える。なお、ステップａ９０の判定も所定周期で行なわれる。
【００３０】
また、ステップａ８０で衝突推定フラグがセットされていないとされれば、ステップａ１００に進み、車両の衝突検知後（衝突検知センサ１１のオン後）所定時間（ここでは１秒）が経過したか否かを判定する。そして、車両の衝突検知後所定時間が経過しなければ、ステップａ８０に戻るので、車両の衝突検知後所定時間内に衝突推定フラグがセットされれば、車両が衝突したものと判定してメインコンタクタ３をオフとする（ステップａ８２）。
【００３１】
一方、車両の衝突検知後所定時間内に衝突推定フラグがセットされなければ、衝突検知センサ１１の衝突検知は誤検知であり車両の衝突はなかったものとして、メインコンタクタ３をオンの状態に保持して、ステップａ１００からステップａ４０に戻る。
このようにして、衝突検知電源遮断ＥＣＵ１３では、衝突検知センサ１１から衝突検知情報が入力されるとともに、衝突検知センサ１１から衝突検知情報が入力されてから所定時間内に衝突推定フラグがセットされたこと（即ち自動車の減速度が所定値以上になったこと）を条件に、車両が衝突したものと判定してメインコンタクタ３を制御するので、車両の衝突を正確に判定することができ、真に車両衝突が発生した場合にのみ確実にメインコンタクタ３をオフとして高電圧電源２の回路５を遮断することができる。
【００３２】
したがって、衝突時に高電圧電源が通電していることによる車両火災や感電等が発生するおそれを未然に回避することができ、しかも、車両の衝突を正確に判定するので、車両衝突を誤判定して高電圧電源の回路が遮断されてしまうような事態を防止して、自動車の走行駆動力を確保することができるようになる。
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明自動車の高電圧系遮断装置（請求項１）によれば、自動車の衝突があったと判定したら速やかに高電圧電源の回路が遮断され、衝突時に高電圧源に起因して発生しうる車両火災や感電等を未然に確実に防止することができるようになる。
【００３４】
しかも、減速度が所定値以上にならない場合には、高電圧電源の回路が再接続されるので、実際には自動車の衝突はなく衝突検知手段の誤作動によって高電圧電源の回路が遮断された場合にも、その後の自動車の走行駆動力を確保することができ、衝突検知手段の誤作動によって自動車が走行不能になるような事態を回避することができる。
【００３５】
また、本発明の自動車の高電圧系遮断装置（請求項２）によれば、衝突検知手段によって、自動車の衝突を精度良く判定することができ、自動車の衝突時には速やかに高電圧電源の回路が遮断され、衝突時に高電圧源に起因して発生しうる車両火災や感電等を未然に確実に防止することができるようになる。
また、自動車の衝突判定の精度が高いので、実際に自動車の衝突はなかった場合には、高電圧電源の回路の接続が保持され、自動車の走行駆動力を確保することができ、衝突検知手段の誤作動によって自動車が走行不能になるような事態を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる自動車及び自動車の高電圧系遮断装置の要部構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態にかかる自動車の高電圧系遮断装置の動作を示すメインルーチンのフローチャートである。
【図３】本発明の第１実施形態にかかる自動車の高電圧系遮断装置の動作を示すサブルーチンのフローチャートである。
【図４】本発明の第２実施形態にかかる自動車の高電圧系遮断装置の動作を示すメインルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
１ 走行用モータ
２ メインバッテリ（高電圧電源）
３ メインコンタクタ
４ モータコントローラ
５ 高電圧電源回路
６ 高電圧系
１０ 高電圧系遮断装置
１１ 衝突検知センサ（衝突検知手段）
１２ 減速度検出手段
１２ａ 車速センサ
１２ｂ 減速度演算部
１３ 衝突検知電源遮断ＥＣＵ（高電圧系遮断制御手段）

Claims (2)

1. 高電圧電源により走行駆動力を得る自動車の衝突を検知する衝突検知センサと、
   前記自動車の減速度を検出する減速度検出手段と、
   前記衝突検知センサからの衝突検知信号を受けたら前記高電圧電源の回路を遮断し、該衝突検知信号を受けた時点から所定期間内に前記減速度検出手段で検出された減速度が所定値以上にならなかった場合には、前記の遮断した高電圧電源の回路を再接続するように制御する高電圧系遮断制御手段とをそなえた
   ことを特徴とする、自動車の高電圧系遮断装置。
2. 前記衝突検知センサは、エアバッグのためにそなえられている衝突検知センサであって、
   前記減速度検出手段は、車速センサと該車速センサからの車速信号から減速度を演算する減速度演算部とからなる
   ことを特徴とする、請求項１記載の自動車の高電圧系遮断装置。

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