JP4998411B2

JP4998411B2 - 高電圧電源回路の制御装置および制御方法、該制御装置を備える車両

Info

Publication number: JP4998411B2
Application number: JP2008214896A
Authority: JP
Inventors: 芳和大野; 健司内田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-08-25
Filing date: 2008-08-25
Publication date: 2012-08-15
Anticipated expiration: 2028-08-25
Also published as: JP2010051140A

Description

本発明は、高電圧電源回路の制御装置および制御方法に関し、詳細には高電圧電源から電子機器に電力を供給するための高電圧電源回路を制御するための装置および方法、該制御装置を備える車両に関する。

車両の衝突の検出に基づいて所定の制御を行う車両制御システムが知られている（例えば、特許文献１〜４）。

特許文献１には、電気自動車に搭載されたＧセンサにより車両の衝突を検知し、エンジン駆動発電機による発電を停止させる技術について記載されている。

特許文献２には、圧力センサによる荷重検出に基づいて側突用エアバッグを作動させることについて記載されている。

特許文献３には、エアバッグ装置用の衝突センサとして、所定以上の圧力により変形し、スイッチを圧縮する受圧板で覆われたものについて記載されている。

特許文献４には、少なくとも二つの衝突検知手段からの衝突検知に基づいて衝突を判定する衝突安全システムについて記載されている。

特開平６−２４５３２３号公報特開平７−２４２１５３号公報特開平６−５５９９２号公報特開２００６−１８２３００号公報

ハイブリッド車両など、高電圧電源からの電力供給により作動する、インバータなどの電子機器が搭載された車両において、この高電圧電源と電子機器との間を電気的に接続可能な回路（高電圧電源回路）には一般に、衝突の検知に伴い高電圧電源回路の接続を解除する制御システムが組み込まれている。この制御システムの制御機構として、Ｇセンサによる衝撃の検知と、必要に応じてエアバッグシステムなどの別の衝突検知センサからのセーフィング信号に基づいて衝突を認識し、高電圧電源からの電力供給を停止する方式が汎用されている。

しかしながら、Ｇセンサにより高電圧電源回路の制御を判定する場合には、このＧセンサの配置箇所やしきい値（感度）の設定が複雑であった。また、搭載される電子機器の配置の多様化などにより、衝突の対象物と自車両との間の位置関係によっては、Ｇセンサに代わるより適切な衝突検知手法が望ましい場合もあり得た。

本発明は、衝突の状況に応じてより適切な高電圧電源回路の制御を行うことを目的とする。

本発明の構成は以下のとおりである。

（１）高電圧電源から、筺体に収容された電子機器に電力を供給するための高電圧電源回路を制御する制御装置であって、前記高電圧電源から前記電子機器への電力の供給と停止を切り替える給電切替手段と、前記給電切替手段に対し前記高電圧電源からの電力供給の切り替えを指令する切替指令手段と、前記電子機器の外部からの衝突を検知する衝突検知手段と、少なくとも前記衝突検知手段による検知に基づいて前記電子機器への衝突を判定する衝突判定手段と、前記筺体の外側に隣接する気密室と、を備え、前記衝突検知手段が、衝突による空間の変化が生じる空隙内の圧力を検知するための、気密室内部に配置された圧力センサを含み、前記切替指令手段が、前記衝突判定手段による衝突の判定に基づいて、前記給電切替手段に対し前記高電圧電源からの電力供給の停止を指令する、制御装置。

（２）高電圧電源から、筺体に収容された電子機器に電力を供給するための高電圧電源回路を制御する制御装置であって、前記高電圧電源から前記電子機器への電力の供給と停止を切り替える給電切替手段と、前記給電切替手段に対し前記高電圧電源からの電力供給の切り替えを指令する切替指令手段と、前記電子機器の外部からの衝突を検知する衝突検知手段と、少なくとも前記衝突検知手段による検知に基づいて前記電子機器への衝突を判定する衝突判定手段と、前記筺体の外側に隣接し、前記筺体の内部と連通する空気室と、を備え、前記衝突検知手段が、衝突による空間の変化が生じる空隙内の圧力を検知するための、筐体内部に配置された圧力センサを含み、前記切替指令手段が、前記衝突判定手段による衝突の判定に基づいて、前記給電切替手段に対し前記高電圧電源からの電力供給の停止を指令する、制御装置。

（３）前記電子機器が、車両に搭載されるインバータである、上記（１）または（２）に記載の制御装置。

（４）高電圧電源から、筺体に収容された電子機器に電力を供給するための高電圧電源回路に対する給電を制御するための方法であって、前記筺体の外側に隣接する気密室を配置し、衝突による空間の変化が生じる気密室内部の圧力を検知する工程と、少なくとも前記圧力の検知に基づいて前記電子機器の外部からの衝突を判定する工程と、衝突の判定に基づいて前記高電圧電源からの電力供給を停止する工程と、を含む、方法。

（５）高電圧電源から、筺体に収容された電子機器に電力を供給するための高電圧電源回路に対する給電を制御するための方法であって、前記筺体の外側に隣接し、前記筺体の内部と連通する空気室を配置し、衝突による空間の変化が生じる空隙内の圧力を筐体内部で検知する工程と、少なくとも前記圧力の検知に基づいて前記電子機器の外部からの衝突を判定する工程と、衝突の判定に基づいて前記高電圧電源からの電力供給を停止する工程と、を含む、方法。

（６）前記電子機器が、車両に搭載されるインバータである、上記（４）または（５）に記載の方法。

（７）高電圧電源と、筺体に収容され、前記高電圧電源に電気的に接続可能な電子機器と、前記高電圧電源から前記電子機器への電力の供給と停止を切り替える給電切替手段と、前記給電切替手段に対し前記高電圧電源からの電力供給の切り替えを指令する切替指令手段と、前記電子機器の外部からの衝突を検知する衝突検知手段と、少なくとも前記衝突検知手段による検知に基づいて前記電子機器への衝突を判定する衝突判定手段と、前記筺体の外側に隣接する気密室と、を備え、前記衝突検知手段が、衝突による空間の変化が生じる空隙内の圧力を検知するための、気密室内部に配置された圧力センサを含み、前記切替指令手段が、前記衝突判定手段による衝突の判定に基づいて、前記給電切替手段に対し前記高電圧電源からの電力供給の停止を指令する、車両。

（８）高電圧電源と、筺体に収容され、前記高電圧電源に電気的に接続可能な電子機器と、前記高電圧電源から前記電子機器への電力の供給と停止を切り替える給電切替手段と、前記給電切替手段に対し前記高電圧電源からの電力供給の切り替えを指令する切替指令手段と、前記電子機器の外部からの衝突を検知する衝突検知手段と、少なくとも前記衝突検知手段による検知に基づいて前記電子機器への衝突を判定する衝突判定手段と、前記筺体の外側に隣接し、前記筺体の内部と連通する空気室と、を備え、前記衝突検知手段が、衝突による空間の変化が生じる空隙内の圧力を検知するための、筐体内部に配置された圧力センサを含み、前記切替指令手段が、前記衝突判定手段による衝突の判定に基づいて、前記給電切替手段に対し前記高電圧電源からの電力供給の停止を指令する、車両。

（９）前記電子機器が、インバータである、上記（７）または（８）に記載の車両。

本発明の実施態様によれば、衝突の状況に応じて適切な高電圧電源回路の制御を行うことが可能となる。

本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、各図面において同様の構成については同じ符号を付し、その説明を省略する。

図１は、本発明の実施の形態における高電圧電源回路の制御装置について、その要部の構成の概略を説明するための図である。図１に示す高電圧電源回路１０は、インバータ１２と、高電圧バッテリ１４とを備え、両者がシステムメインリレー（ＳＭＲ）１６を介して電気的に接続可能に構成されている。システムメインリレー（ＳＭＲ）１６は、高電圧バッテリ１４からインバータ１２への電力の供給と停止を切り替える給電切替手段としての役割を担っている。また、インバータ１２は一般に図示しない回路部分（インバータ回路）が外部に露出しないよう絶縁性を有する筺体内に収容または封入された形状を有しており、所定の機械的強度および安全性が確保されている。インバータ１２はさらに、動力源としてのモータ１３と電気的に接続されている。

一方、本発明の高電圧電源回路の制御装置１００は、インバータ１２の外部からの衝突を検知するための衝突検知部１８と、インバータ１２への衝突を判定するための衝突判定部２０と、ＳＭＲ１６に対し高電圧バッテリ１４からの電力供給の切り替えを指令する切替指令部２２と、を備える。

図１において、衝突検知部１８では、インバータ１２の外枠部分を構成する筺体への衝突またはそのおそれをインバータ１２と同時またはインバータ１２に先立って検知する。衝突検知部１８で衝突が検知されると、衝突判定部２０に通知される。次いで、衝突判定部２０では、衝突検知部１８での衝突検知に基づいて衝突を判定する。このとき、必要に応じて、例えばエアバッグシステムのセーフィングセンサなど、別の衝突検知部２４からの衝突検知をあわせて利用し、衝突判定の精度を向上させることも好適である。

さらに、切替指令部２２では、衝突判定部２０での衝突の判定に基づき、ＳＭＲ１６に対し高電圧バッテリ１４からの電力供給を遮断する制御を行うよう指令する。そして、ＳＭＲ１６では、切替指令部２２からの切り替え指令に基づいて電気的接続を解除する切り替え制御を行い、高電圧バッテリ１４からインバータ１２への電力供給が遮断される。

ここで、本発明の実施の形態における衝突検知部１８での衝突を検知する手法の一例につき、図２を用いてさらに説明する。

図２では、インバータ１２の外枠部分を構成する筺体内に圧力センサ２６が設けられている。圧力センサ２６は、空間内の圧力（ゲージ圧または絶対圧力）を検出することが可能な構成を有しており、インバータ１２を構成する筺体内の圧力を検出することにより、インバータ１２への衝突を検知することが可能な構成を有している。

図２（ａ）に示すように、インバータ１２の近傍の部材またはその一部、もしくは外部からの対象物２８が相対的にインバータ１２に向かうと、インバータ１２と対象物２８とが衝突し、インバータ１２の外枠部分を構成する筺体の一部が変形する（例えば図２（ｂ）の３０→３２）。そして、さらに筺体の変形がすすむと、場合によっては破損し、インバータ１２の内部が露出する。このとき、筺体内の圧力は、例えば図３の曲線Ｃに示すように変化する。この曲線の変曲点Ａが筺体の破損が発生したことを表している。圧力センサ２６によりこのような筺体内の圧力の変化の様子を検知することで、インバータ１２の外部からの衝突を検知することができる。つまり、本実施の形態においては、圧力センサ２６を含み、インバータ１２を収容する筺体そのものが衝突検知部１８の役割を兼備している。

図３は、インバータ１２の内部の圧力の変化の様子と図１に示す衝突判定部２０へのセンサ信号の入力による衝突の通知のタイミングについて、その一例を説明するための概略図である。図３に示すように、衝突に伴う筺体内の圧力上昇により、圧力曲線Ｃが予め設定した所定のしきい値Ｐ_１を超えた時刻ｔ_１に、図１に示す衝突判定部２０に対しインバータ１２への衝突発生を通知する（つまり、センサ信号の出力をＯＮにする）。また、他の実施の形態として、しきい値Ｐ_１の設定に代えて、筺体内の圧力上昇の割合（傾き）が許容する所定の範囲を超えて急激に上昇したときや、圧力上昇から変曲点Ａにおいて急激に圧力降下に転じた（つまり、筺体が破損した）時刻ｔ_２に衝突発生を通知する構成とすることも可能である。

このように、本発明の実施の形態によれば、少なくともインバータ内部の回路部分が露出してしまう前に高電圧バッテリからの電力供給を停止することが可能となる。

図４は、本発明の他の実施の形態における衝突を検知する手法について説明するための図である。図４（ａ）に示すように、インバータ１２の外側に隣接する袋状の気密室３４が設けられており、この気密室３４の内部に圧力センサ２６を備える。

図４（ａ）に示すように、対象物２８が相対的に気密室３４に向かうと、気密室３４と対象物２８とが衝突し、気密室３４の一部が変形する（例えば図４（ｂ）の３０→３２）。気密室３４が変形することにより、圧力センサ２６が検知する気密室３４内の圧力が上昇し、衝突が検知される。つまり、気密室３４が、図１に示す衝突検知部１８の役割を備えている。

本実施の形態において、気密室３４の強度はインバータ１２を覆う筺体と同程度またはそれ以下とすることができ、また他の実施の形態において、気密室３４の容積はインバータ１２を覆う筺体の容積よりも小さくすることができる。本実施の形態によれば、圧力センサ２６による衝突の検知を高感度に、および／またはインバータ１２の筺体を変形させる前に実現することが可能になる。なお、多方向からの衝突の検知を実現するために、それぞれに独立した圧力センサ２６を有する複数の気密室３４を設けても良く、さらに別の実施の形態として、気密室３４の形状をインバータ１２の外周全体を覆うようなものにしても良い。

図５は、本発明のさらに別の実施の形態における衝突を検知する手法について説明するための図である。図５（ａ）に示すように、インバータ１２の外側に、チャンバ３６が設けられており、インバータ１２を覆う筺体の一部が開口し、このチャンバ３６と連通している。本実施の形態において、チャンバ３６の構成は、インバータ１２と連通していることを除き、図４に示す気密室３４と同様の構成とすることも可能である。

図５（ａ）に示すように、対象物２８が相対的にチャンバ３６に向かうと、チャンバ３６と対象物２８とが衝突し、チャンバ３６の一部が変形する（例えば図５（ｂ）の３０→３２）。チャンバ３６が変形することにより、これに連通するインバータ１２側にまでエアーが押し込まれ、その結果圧力センサ２６が検知する圧力が上昇し、衝突が検知される。つまり、インバータ１２およびこれと連通するチャンバ３６全体が、図１に示す衝突検知部１８の役割を備えている。なお、多方向からの衝突の検知を実現するために、インバータ１２の外側に複数のチャンバ３６を設けても良く、さらに別の実施の形態として、チャンバ３６の形状をインバータ１２の外周全体を覆うようなものにしても良い。本実施の形態によれば、圧力センサ２６による衝突の検知をインバータ１２の筺体を変形させる前に、および／または高感度に実現することが可能になる。

上述した実施の形態においては、高電圧電源回路に接続可能な電子機器としてインバータを例示したが、他の電子機器においても好適に利用することが可能となる。また、ここでいう「高電圧」とは、自動車関連において一般に６０ボルト以上を指すが、これよりも低い電圧を有する電源回路にも適用可能である。

本発明の実施の形態における高電圧電源回路の制御装置の構成の概略を説明するための図である。本発明の実施の形態における衝突を検知する手法の一例について説明するための図である。圧力の変化の様子と衝突の通知のタイミングについて、その一例を説明するための概略図である。本発明の他の実施の形態における衝突を検知する手法について説明するための図である。本発明の別の実施の形態における衝突を検知する手法について説明するための図である。

符号の説明

１０高電圧電源回路、１２インバータ、１３モータ、１４高電圧バッテリ、１６システムメインリレー（ＳＭＲ）、１８，２４衝突検知部、２０衝突判定部、２２切替指令部、２６圧力センサ、３４気密室、３６チャンバ、１００制御装置。

Claims

高電圧電源から、筺体に収容された電子機器に電力を供給するための高電圧電源回路を制御する制御装置であって、
前記高電圧電源から前記電子機器への電力の供給と停止を切り替える給電切替手段と、
前記給電切替手段に対し前記高電圧電源からの電力供給の切り替えを指令する切替指令手段と、
前記電子機器の外部からの衝突を検知する衝突検知手段と、
少なくとも前記衝突検知手段による検知に基づいて前記電子機器への衝突を判定する衝突判定手段と、
前記筺体の外側に隣接する気密室と、
を備え、
前記衝突検知手段が、衝突による空間の変化が生じる空隙内の圧力を検知するための、気密室内部に配置された圧力センサを含み、
前記切替指令手段が、前記衝突判定手段による衝突の判定に基づいて、前記給電切替手段に対し前記高電圧電源からの電力供給の停止を指令することを特徴とする制御装置。
高電圧電源から、筺体に収容された電子機器に電力を供給するための高電圧電源回路を制御する制御装置であって、
前記高電圧電源から前記電子機器への電力の供給と停止を切り替える給電切替手段と、
前記給電切替手段に対し前記高電圧電源からの電力供給の切り替えを指令する切替指令手段と、
前記電子機器の外部からの衝突を検知する衝突検知手段と、
少なくとも前記衝突検知手段による検知に基づいて前記電子機器への衝突を判定する衝突判定手段と、
前記筺体の外側に隣接し、前記筺体の内部と連通する空気室と、
を備え、
前記衝突検知手段が、衝突による空間の変化が生じる空隙内の圧力を検知するための、筐体内部に配置された圧力センサを含み、
前記切替指令手段が、前記衝突判定手段による衝突の判定に基づいて、前記給電切替手段に対し前記高電圧電源からの電力供給の停止を指令することを特徴とする制御装置。
前記電子機器が、車両に搭載されるインバータであることを特徴とする請求項１または２に記載の制御装置。
高電圧電源から、筺体に収容された電子機器に電力を供給するための高電圧電源回路に対する給電を制御するための方法であって、
前記筺体の外側に隣接する気密室を配置し、衝突による空間の変化が生じる気密室内部の圧力を検知する工程と、
少なくとも前記圧力の検知に基づいて前記電子機器の外部からの衝突を判定する工程と、
衝突の判定に基づいて前記高電圧電源からの電力供給を停止する工程と、
を含むことを特徴とする方法。
高電圧電源から、筺体に収容された電子機器に電力を供給するための高電圧電源回路に対する給電を制御するための方法であって、
前記筺体の外側に隣接し、前記筺体の内部と連通する空気室を配置し、衝突による空間の変化が生じる空隙内の圧力を筐体内部で検知する工程と、
少なくとも前記圧力の検知に基づいて前記電子機器の外部からの衝突を判定する工程と、
衝突の判定に基づいて前記高電圧電源からの電力供給を停止する工程と、
を含むことを特徴とする方法。
前記電子機器が、車両に搭載されるインバータであることを特徴とする請求項４または５に記載の方法。
高電圧電源と、
筺体に収容され、前記高電圧電源に電気的に接続可能な電子機器と、
前記高電圧電源から前記電子機器への電力の供給と停止を切り替える給電切替手段と、
前記給電切替手段に対し前記高電圧電源からの電力供給の切り替えを指令する切替指令手段と、
前記電子機器の外部からの衝突を検知する衝突検知手段と、
少なくとも前記衝突検知手段による検知に基づいて前記電子機器への衝突を判定する衝突判定手段と、
前記筺体の外側に隣接する気密室と、
を備え、
前記衝突検知手段が、衝突による空間の変化が生じる空隙内の圧力を検知するための、気密室内部に配置された圧力センサを含み、
前記切替指令手段が、前記衝突判定手段による衝突の判定に基づいて、前記給電切替手段に対し前記高電圧電源からの電力供給の停止を指令することを特徴とする車両。
高電圧電源と、
筺体に収容され、前記高電圧電源に電気的に接続可能な電子機器と、
前記高電圧電源から前記電子機器への電力の供給と停止を切り替える給電切替手段と、
前記給電切替手段に対し前記高電圧電源からの電力供給の切り替えを指令する切替指令手段と、
前記電子機器の外部からの衝突を検知する衝突検知手段と、
少なくとも前記衝突検知手段による検知に基づいて前記電子機器への衝突を判定する衝突判定手段と、
前記筺体の外側に隣接し、前記筺体の内部と連通する空気室と、
を備え、
前記衝突検知手段が、衝突による空間の変化が生じる空隙内の圧力を検知するための、筐体内部に配置された圧力センサを含み、
前記切替指令手段が、前記衝突判定手段による衝突の判定に基づいて、前記給電切替手段に対し前記高電圧電源からの電力供給の停止を指令することを特徴とする車両。
前記電子機器が、インバータであることを特徴とする請求項７または８に記載の車両。