JP6671440B1 - ジャンクションボックス制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】充電リレーをジャンクションボックス内に備えた電動車両の走行用回路の温度を効率よく低減する。
【解決手段】ジャンクションボックス１内の正極走行用回路温度又は負極走行用回路温度が、放熱が必要と考えられる閾値以上になると例えば正極急速充電リレー１７又は負極急速充電リレー１８がオンされるので、正極走行用回路６又は負極走行用回路７の熱は、正極急速充電用回路１３又は負極急速充電用回路１４へと伝わり、更に、その先方の外部配線材にも伝熱して、それらの部分から放熱され、これにより正極走行用回路６又は負極走行用回路７が速やかに冷却される。その際、正極急速充電リレー１７及び負極急速充電リレー１８の何れか一方のみをオンとすることにより、充電用回路１３、１４に接続される正極外部接続端子１１と負極外部接続端子１２との間の短絡を確実に回避することができる。
【選択図】図７

Description

本発明は、ジャンクションボックス制御装置、特に、車両走行用の走行用電気部品に走行用バッテリからの電力を供給する走行用回路及び走行用バッテリと外部接続型充電器とを接続・切断可能な充電用回路を内装するジャンクションボックスの制御装置に関する。
ハイブリッド車両などを含む電動車両では、車両走行用の走行用電気部品としてモータジェネレータが搭載されており、モータジェネレータのモータ（電動機）の機能で車両を駆動し、モータジェネレータのジェネレータ（発電機）の機能で電力を回収している。この車両走行用モータジェネレータは、一般に、車両走行のための走行用バッテリから電力が供給され、回収した電力は走行用バッテリに蓄電される。モータジェネレータと走行用バッテリの間には、一般に、両者を電気的に接続したり切断したり（接断）するためのメインリレー（システムメインリレー）が介装される。
車両走行用のモータジェネレータは、例えば十分な駆動力を発生するために、一般に高電圧大電流特性であり、従ってモータジェネレータに電力を供給する走行用バッテリも高電圧大容量特性である。また、一方で、この走行用バッテリを、車両停車中に、例えば商用電源に接続して充電する技術が注目されており、ハイブリッド車両では、特にプラグインハイブリッド車両と呼ばれて、広く普及しつつある。
更に、走行用バッテリを、例えば高電圧の直流外部電源（急速充電電源）に接続して急速に充電する急速充電システムを併載する電動車両もある。なお、車両駆動源としてモータジェネレータのみを搭載する、いわゆる電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）では、走行用バッテリを外部充電電源に接続して充電することが前提である。
このように走行用バッテリを外部電源に接続して充電する電動車両では、例えば商用電源に接続されるＡＣ−ＤＣコンバータからなる外部接続型充電器や急速充電電源に接続するための外部接続端子などを車両に備える。この外部接続型充電器や外部接続端子を走行用バッテリに電気的に接続したり遮断したりするための、換言すれば走行用バッテリを外部充電電源と接断するための充電リレーは、例えば上記メインリレーよりも車両電気部品側で、走行用バッテリと外部充電電源との間に介装される。
この充電リレーは、ジャンクションボックスと呼ばれる筐体内にメインリレーと共に収納されることも多い。従って、ジャンクションボックス内には、走行用バッテリの電力を走行用電気部品に供給する走行用回路と、走行用バッテリを外部充電電源と接断可能な充電用回路が内装される。なお、充電用回路には、一般的に、正極側の充電リレー（以下、正極充電リレーとも記す）及び負極側の充電リレー（以下、負極充電リレーとも記す）が備えられる。また、ジャンクションボックス内での配線材には、電気抵抗が小さく、放熱に優れ、その結果、大電流を流すことが可能なバスバーが用いられる。また、特に、急速充電電源に接続するための外部接続端子とジャンクションボックスの接続には、導体断面積の大きな配線材（電線）が用いられている。
このような電動車両としては、例えば下記特許文献１に記載されるプラグインハイブリッド車両がある。この電動車両では、システム停止時で且つ外部充電電源接続時には、メインリレーの励磁電流を、システム起動時の電流値より小さく且つ固定接点及び可動接点間の接触保持可能な所定電流値としてメインリレーの昇温を抑制している。
なお、以下の説明において、リレーの固定接点と可動接点を接触させて回路を電気的に接続することをオンとし、リレーの固定接点と可動接点を非接触として回路を電気的に遮断することをオフとする。なお、上記電動車両を含め、充電リレーを搭載する電動車両を走行させるためにシステムを起動した場合には、充電リレーはオフとされている。
特開２０１２−１９６００７号公報
例えば上記特許文献１に記載されているように、モータジェネレータ及び走行用バッテリを備えた電動車両では、システム起動時、常時、メインヒューズやメインリレーに通電される。このメインヒューズやメインリレーの接点には電気抵抗があり、しかも走行用バッテリ−モータジェネレータ間の電力が高電圧大電流であることから、オン中のメインヒューズやメインリレーの温度が上昇する。従って、このメインヒューズやメインリレーが過熱状態になると、ヒューズの可溶体が溶断する恐れや、リレーの接点が溶着するという問題が生じるおそれがある。そこで、従来は、走行用回路、例えばメインリレーの温度をモニタし、その走行用回路の温度が所定温度以上になった場合、走行用バッテリからの電力に制限を設けたり、ハイブリッド車両においてはエンジン駆動力の比率を増大する、即ち使用される走行用バッテリからの電力を減少したりして、メインリレーの温度、換言すれば走行用回路の温度を低減する対策が講じられている。
しかしながら、この走行用回路冷却方法では、走行用バッテリからの電力に制限が設けられる場合には運転者の所望する車両加減速が達成できないとか、ハイブリッド車両においてエンジン駆動力比率を増大する場合には、燃費が悪化したり、排ガス量が増大したりするという問題が生じる。また、走行用回路の熱を吸熱シートで吸熱する手法もあるが、その場合は部品点数及びコストの増大という問題がある。そこで、走行用バッテリを外部充電電源に接続して充電する電動車両が普及していることから、充電リレーをジャンクションボックス内に備えた電動車両にあって走行用回路の温度を効率よく低減することが可能なジャンクションボックス制御装置が広く求められている。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、充電リレーをジャンクションボックス内に備えた電動車両の走行用回路の温度を効率よく低減することが可能なジャンクションボックス制御装置を提供することにある。
上記目的を達成するため請求項１に記載のジャンクションボックス制御装置は、
車両走行用の走行用電気部品に走行用バッテリの電力を供給する走行用回路及び該走行用回路に接続された状態で前記走行用バッテリを外部充電電源と接断するための正極充電リレー及び負極充電リレーを備えた充電用回路を内装するジャンクションボックスの制御装置であって、前記走行用回路の温度を検出する走行用回路温度センサと、前記走行用回路温度センサで検出された走行用回路の温度が予め設定された閾値以上である場合に前記正極充電リレー及び負極充電リレーの何れか一方のみをオン制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
この構成によれば、ジャンクションボックス内の走行用回路の温度が、放熱が必要と考えられる閾値以上になると正極充電リレー又は負極充電リレーの何れか一方のみがオンされるので、走行用回路に対する放熱領域が延伸、即ち走行用回路の回路長が充電用回路まで延び、これにより走行用回路が冷却される。即ち、正極充電リレー又は負極充電リレーがオン状態にされると、走行用回路の熱は、充電用回路へと伝わり、更に、この充電用回路に接続される外部配線材にも伝熱して、それらの部分から放熱される。上記のように、ジャンクションボックス内で配線材に用いられるバスバーは、金属棒材（金属板材）で構成され、伝熱及び放熱に優れるので、充電用回路のバスバーから走行用回路の熱が速やかに放熱され、更に充電用回路のバスバーに接続される外部配線材からも外気に放熱されるので、これらにより走行用回路が速やかに冷却される。しかも、この構成は、新たな装置や構造を必要としない。これらの結果、上記構成のジャンクションボックス制御装置は、充電リレーをジャンクションボックス内に備えた電動車両の走行用回路を効率よく冷却することができる。
更に、充電リレーをオン制御する際、正極充電リレー及び負極充電リレーの何れか一方のみをオンとすることから、特に、充電用回路に接続される正極側の外部配線材や接続用端子などの外部通電部品と負極側の外部配線材や接続用端子などの外部通電部品との間の短絡を確実に回避することができる。
請求項２に記載のジャンクションボックス制御装置は、請求項１に記載のジャンクションボックス制御装置において、前記走行用回路温度センサとして正極走行用回路の温度を検出する正極走行用回路温度センサ及び負極走行用回路の温度を検出する負極走行用回路温度センサを備え、前記制御手段は、前記正極走行用回路温度センサで検出された正極走行用回路温度及び負極走行用回路温度センサで検出された負極走行用回路温度のうち、前記閾値に先に到達した一方の走行用回路温度の極側の前記正極充電リレー及び負極充電リレーの何れか一方のみをオン制御し、他方の走行用回路温度が閾値に後から到達したら該他方の走行用回路温度の極側の前記正極充電リレー及び負極充電リレーの何れか他方をオン制御すると共に、それまでオン制御されていた前記正極充電リレー及び負極充電リレーの何れか一方をオフ制御し、以降、これを繰り返すことを特徴とする。
この構成によれば、正極走行用回路温度及び負極走行用回路温度に基づいて正極充電リレー及び負極充電リレーが交互にオン制御されるので、正極走行用回路及び負極走行用回路をバランスよく且つ確実に冷却することができる。
請求項３に記載のジャンクションボックス制御装置は、請求項２に記載のジャンクションボックス制御装置において、前記閾値が正極走行用回路温度及び負極走行用回路温度で各々設定可能なことを特徴とする。
請求項４に記載のジャンクションボックス制御装置は、請求項２又は３に記載のジャンクションボックス制御装置において、前記充電用回路として急速充電のための急速充電用回路及び普通充電のための普通充電用回路を備え、前記正極充電リレーとして急速充電用回路に正極急速充電リレー及び普通充電用回路に正極普通充電リレーを備え、前記負極充電リレーとして急速充電用回路に負極急速充電リレー及び普通充電用回路に負極普通充電リレーを備え、前記制御手段は、前記正極充電リレーをオン制御する場合に前記正極急速充電リレー及び正極普通充電リレーの何れか一方又は双方をオン制御し、前記負極充電リレーをオン制御する場合に前記負極急速充電リレー及び負極普通充電リレーの何れか一方又は双方をオン制御することを特徴とする。
この構成によれば、走行用回路の放熱領域をより一層拡大することが可能になると共に、放熱経路の選択肢とその選択の態様幅を大きくすることができる。特に、前述のように、急速充電電源に接続するための配線材には、導体断面積の大きな電線が用いられるので、この急速充電電源配線材を通じた走行用回路のより大きな放熱を実施化することが可能となる。
以上説明したように、本発明によれば、走行用回路の温度が閾値以上になると正極充電リレー又は負極充電リレーの何れか一方のみをオンする簡易な構成で、走行用回路を速やかに冷却することができることから、充電リレーをジャンクションボックス内に備えた電動車両の走行用回路を効率よく冷却することができ、所望する加減速が達成できないとか、燃費の悪化や排ガスの増加といった問題を低減することが可能となる。また、充電リレーをオン制御する際、正極充電リレー又は負極充電リレーの何れか一方のみをオンすることにより、故障時に充電用回路に接続される正極側の外部通電部品と負極側の外部通電部品の短絡を防止し、車両の発煙・発火への可能性を確実に回避することができる。
本発明のジャンクションボックス制御装置が適用された電動車両の車両電装品の一実施の形態を示す概略ブロック図である。 図１のジャンクションボックス内の概略構成を示す平面図である。 図１におけるシステム起動時のリレー作動状態の説明図である。 図１のコントロールユニットで実行される演算処理のフローチャートである。 図４の演算処理による図１のリレー作動状態の一例の説明図である。 図４の演算処理による図１のリレー作動状態の他の例の説明図である。 図４の演算処理の作用を示すタイミングチャートである。 図１のリレー作動状態の第１変形例の一例の説明図である。 図１のリレー作動状態の第１変形例の他の例の説明図である。 図１のリレー作動状態の第２変形例の一例の説明図である。 図１のリレー作動状態の第２変形例の他の例の説明図である。
以下に、本発明のジャンクションボックス制御装置の一実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、この実施の形態のジャンクションボックス制御装置が適用された電動車両の概略構成図である。この電動車両は、プラグインハイブリッド車両であり、図１は、このプラグインハイブリッド車両の車両電装品の概略を示している。このプラグインハイブリッド車両は、既存のプラグインハイブリッド車両と同様に、車両駆動用に図示しないエンジンとモータジェネレータを併載している。この実施の形態では、モータジェネレータとして、車両の前輪を駆動するフロントモータジェネレータと後輪を駆動するリヤモータジェネレータを備えており、図１では、夫々、フロント走行用電気部品２及びリヤ走行用電気部品３内に包含されている。従って、フロント走行用電気部品２及びリヤ走行用電気部品３には、夫々、例えばフロントモータジェネレータ及びリヤモータジェネレータへの駆動電力を調整する図示しないインバータ（駆動回路）などの電気部品も包含されている。
この実施の形態におけるエンジンの駆動力は、例えばフロントモータジェネレータの駆動力と協調して前輪を駆動するように構成されている。また、この実施の形態のプラグインハイブリッド車両では、一般的な車両と同様に、例えば１２Ｖバッテリで構成される補機バッテリを図１に示す一般電気部品４内に備えており、この補機バッテリによって、例えばエンジンを始動するためのスタータモータやエアコンディショナ、オーディオビジュアル機器、灯火類などが作動される。従って、これらの電装品や、後述の走行用バッテリ５の電圧を補機バッテリの電圧程度に降圧するＤＣ−ＤＣコンバータなども一般電気部品４に包含されている。以下の説明では、上記フロント走行用電気部品２やリヤ走行用電気部品３、一般電気部品４を統括して車両電気部品とも記す。
このプラグインハイブリッド車両には、フロント走行用電気部品２、具体的にはフロントモータジェネレータや、リヤ走行用電気部品３、具体的にはリヤモータジェネレータに電力を供給する走行用バッテリ５が設けられている。前述のように、車両駆動用のモータジェネレータは高電圧大電流を必要とするため、走行用バッテリ５も高電圧大容量である。この走行用バッテリ５の電力をフロント走行用電気部品２やリヤ走行用電気部品３、及び一般電気部品４に供給する走行用回路がジャンクションボックス１内に設けられている。この走行用回路は、走行用バッテリ５の正極及び負極に応じて、正極走行用回路６と負極走行用回路７が設けられており、夫々に、回路を接続・切断する正極メインリレー８及び負極メインリレー９の夫々が介装されている。図２には、ジャンクションボックス１内における主要な通電部品の概略レイアウトを示す。
走行用バッテリ５の正極は、バッテリ正極端子５１を介して正極走行用回路６に接続されると共に、走行用バッテリ５の負極は、バッテリ負極端子５２を介して負極走行用回路７に接続される。また、フロント走行用電気部品２は、フロント正極端子５３を介して正極走行用回路６に接続されると共に、フロント負極端子５４を介して負極走行用回路７に接続される。また、リヤ走行用電気部品３は、リヤ正極端子５５を介して正極走行用回路６に接続されると共に、リヤ負極端子５６を介して負極走行用回路７に接続される。また、一般電気部品４は、一般電気部品接続コネクタ５７を介して正極走行用回路６及び負極走行用回路７に接続される。
このプラグインハイブリッド車両には、外部充電電源からの電力で走行用バッテリ５を充電するために外部接続型充電器１０や、正極外部接続端子１１及び負極外部接続端子１２が設けられている。このうち、外部接続型充電器１０は、例えば商用電源を外部充電電源として用いるためにＡＣ−ＤＣコンバータなどで構成される。正極外部接続端子１１及び負極外部接続端子１２は、夫々、図示しない急速充電電源の正極及び負極の夫々に接続される。これら外部充電電源と走行用バッテリ５とを接続するための充電用回路１３〜１６がジャンクションボックス１内に設けられている。具体的には、走行用バッテリ５の正極を急速充電電源の正極に接続するための正極急速充電用回路１３、走行用バッテリ５の負極を急速充電電源の負極に接続するための負極急速充電用回路１４、走行用バッテリ５の正極を外部接続型充電器１０の正極に接続するための正極普通充電用回路１５、走行用バッテリ５の負極を外部接続型充電器１０の負極に接続するための負極普通充電用回路１６が配設されている。
正極急速充電用回路１３及び正極普通充電用回路１５は、何れも、正極メインリレー８を挟んだ走行用バッテリ５と反対側で正極走行用回路６に接続されている。また、負極急速充電用回路１４及び負極普通充電用回路１６は、何れも、負極メインリレー９を挟んだ走行用バッテリ５と反対側で負極走行用回路７に接続されている。即ち、これらの充電用回路１３〜１６は、走行用回路６、７の一部を介して走行用バッテリ５に接続されている。そして、正極急速充電用回路１３には正極急速充電リレー１７が介装され、負極急速充電用回路１４には負極急速充電リレー１８が介装される。また、正極普通充電用回路１５には正極普通充電リレー１９が介装され、負極普通充電用回路１６には負極普通充電リレー２０が介装される。
正極外部接続端子１１は正極急速充電端子５８を介して正極急速充電用回路１３に接続されると共に、負極外部接続端子１２は負極急速充電端子５９を介して負極急速充電用回路１４に接続される。また、外部接続型充電器１０は充電器接続コネクタ６０を介して正極普通充電用回路１５及び負極普通充電用回路１６に接続される。なお、周知のように、急速充電電源は、例えば高電圧の直流電源で構成されるため、正極急速充電端子５８と正極外部接続端子１１を接続する正極急速充電配線材６１及び負極急速充電端子５９と負極外部接続端子１２を接続する負極急速充電配線材６２には、導体断面積の大きい電線が用いられる。これに対し、充電器接続コネクタ６０と外部接続型充電器１０を接続する充電器配線材６３には、導体断面積のさほど大きくない電線が用いられる。
上記正極走行用回路６のうち、正極メインリレー８の走行用バッテリ５側にはメインヒューズ６４が配設され、正極メインリレー８のフロント走行用電気部品２側にはフロントヒューズ６５が配設され、正極メインリレー８のリヤ走行用電気部品３側にはリヤヒューズ６６が配設され、正極メインリレー８の一般電気部品４側には補機ヒューズ６７が配設されている。また、正極急速充電リレー１７の正極外部接続端子１１側には急速充電ヒューズ６８が配設され、正極普通充電リレー１９の外部接続型充電器１０側には普通充電ヒューズ６９が配設されている。
また、正極メインリレー８とメインヒューズ６４の間には電流センサ７０が配設されている。更に、メインヒューズ６４の近傍には、走行用回路温度センサとしての正極走行用回路温度センサ２１が配設され、負極メインリレー９の近傍には、同じく走行用回路温度センサとしての負極走行用回路温度センサ２２が配設されている。これら温度センサ２１、２２の出力値は、後述するコントロールユニット２３に入力される。また、負極走行用回路７には、負極メインリレー９をバイパスするプリチャージ回路が設けられ、このプリチャージ回路にプリチャージリレー７１及びプリチャージ抵抗７２が介装されている。このプリチャージリレー７１及びプリチャージ抵抗７２で構成されるプリチャージ回路は、周知のように、メインリレー８、９がオンされる前に、プリチャージリレー７１をオンしてプリチャージ抵抗７２を通した小さな電流を印加することで、急激な電流印加からメインリレー８、９を保護するためのものである。
上記ジャンクションボックス１内では、配線材としてバスバーが用いられている。前述のように、金属棒材（金属板材）で構成されるバスバーは、電流直交方向の断面積が大きいことから電気抵抗が小さく、また被覆のない分だけ放熱に優れていることから、大電流の通電に適する。この実施の形態では、例えばモータジェネレータに三相交流モータが用いられ、一方、走行用バッテリ５の電力は直流電力であるから、インバータ（駆動回路）は、この直流電力を三相交流電力に変換してモータジェネレータに供給する。モータジェネレータを回生運転する場合には逆に作用する。
この実施の形態のプラグインハイブリッド車両では、近年の車両と同様に、エンジンの運転状態はエンジンコントロールユニットで制御され、モータジェネレータの運転状態、例えば力行運転や回生運転はコントロールユニット２３で制御される。また、これらを統括して車両の駆動力全体を制御するパワーコントロールユニットを備える場合もある。更に、走行用バッテリ５を制御するためのバッテリコントロールユニットを備える場合もある。これらのコントロールユニットは、マイクロコンピュータのようなコンピュータシステムを搭載して構成される。このコンピュータシステムは、周知のコンピュータシステムと同様に、高度な演算処理機能を有する演算処理装置に加え、例えばプログラムを記憶する記憶装置や、センサ信号を読込んだり、他のコントロールユニットと相互通信を行ったりするための入出力装置を備えて構成される。
この実施の形態のコントロールユニット２３は、周知のように、インバータ（駆動回路）によるモータジェネレータへの電力供給制御に加えて、正極メインリレー８、負極メインリレー９、正極急速充電リレー１７、負極急速充電リレー１８、正極普通充電リレー１９、負極普通充電リレー２０のオン・オフ制御を行う。
このコントロールユニット２３によってオン・オフ制御される正極メインリレー８、負極メインリレー９、正極急速充電リレー１７、負極急速充電リレー１８、正極普通充電リレー１９、及び負極普通充電リレー２０の代表的な動作を図３に示す。図３は、車両としてのシステムを起動した状態、即ち走行可能な状態を示しており、こうしたシステム起動状態では、正極メインリレー８及び負極メインリレー９がオンされ、正極急速充電リレー１７及び負極急速充電リレー１８、並びに、正極普通充電リレー１９及び負極普通充電リレー２０はオフされる。一方、車両としてのシステムを停止し、且つ外部急速充電電源が正極急速充電用回路１３及び負極急速充電用回路１４に接続されているときには、図示していないが、正極急速充電リレー１７及び負極急速充電リレー１８がオンされると共に、正極メインリレー８及び負極メインリレー９がオンされ、正極普通充電リレー１９及び負極普通充電リレー２０はオフされる。同様に、車両としてのシステムを停止し、且つ外部接続型充電器１０を介して商用電源が正極急速充電用回路１３及び負極急速充電用回路１４に接続されているときには、図示していないが、正極普通充電リレー１９及び負極普通充電リレー２０がオンされると共に、正極メインリレー８及び負極メインリレー９がオンされ、正極急速充電リレー１７及び負極急速充電リレー１８はオフされる。
図４は、例えば正極メインリレー８及び負極メインリレー９を過熱から保護する目的で正極走行用回路６及び負極走行用回路７を冷却するために、コントロールユニット２３で実行される演算処理のフローチャートである。この演算処理は、車両のシステム起動時に、例えば所定サンプリング周期で実行されるタイマ割込み処理で行われ、まずステップＳ１で、正極走行用回路温度センサ２１で検出された正極走行用回路温度ＴP及び負極走行用回路温度センサ２２で検出された負極走行用回路温度ＴNを読込む。
次にステップＳ２に移行して、正極走行用回路冷却フラグＦPが０のリセット状態であるか否かを判定し、正極走行用回路冷却フラグＦPがリセット状態である場合にはステップＳ３に移行し、そうでない場合にはステップＳ５に移行する。
ステップＳ３では、ステップＳ１で読込まれた正極走行用回路温度ＴPが正極冷却開始閾値ＴPS以上であるか否かを判定し、正極走行用回路温度ＴPが正極冷却開始閾値ＴPS以上である場合にはステップＳ４に移行し、そうでない場合にはステップＳ５に移行する。
ステップＳ４では、正極急速充電リレー１７をオン制御すると共に、正極走行用回路冷却フラグＦPを１のセット状態としてからステップＳ５に移行する。なお、このステップＳ４では、後述するように、正極急速充電リレー１７と共に正極普通充電リレー１９を同時にオン制御してもよいし、或いは、正極急速充電リレー１７のオン制御に代えて、正極普通充電リレー１９のみをオン制御してもよい。
ステップＳ５では、正極走行用回路冷却フラグＦPが１のセット状態であるか否かを判定し、正極走行用回路冷却フラグＦPがセット状態である場合にはステップＳ６に移行し、そうでない場合にはステップＳ９に移行する。
ステップＳ６では、ステップＳ１で読込まれた負極走行用回路温度ＴNが後述する負極冷却開始閾値ＴNS未満であるか否かを判定し、負極走行用回路温度ＴNが負極冷却開始閾値ＴNS未満である場合にはステップＳ７に移行し、そうでない場合にはステップＳ８に移行する。
ステップＳ７では、ステップＳ１で読込まれた正極走行用回路温度ＴPが正極冷却終了閾値ＴPF以下であるか否かを判定し、正極走行用回路温度ＴPが正極冷却終了閾値ＴPF以下である場合にはステップＳ８に移行し、そうでない場合にはステップＳ９に移行する。なお、正極冷却終了閾値ＴPFは正極冷却開始閾値ＴPSよりも十分小さい温度値としている。
ステップＳ８では、正極急速充電リレー１７をオフ制御すると共に、正極走行用回路冷却フラグＦPを０のリセット状態としてから復帰する。なお、このステップＳ９では、上記ステップＳ４で、正極急速充電リレー１７と共に正極普通充電リレー１９を同時にオン制御した場合には両者を同時にオフ制御し、正極普通充電リレー１９のみをオン制御した場合には正極普通充電リレー１９をオフ制御する。
ステップＳ９では、負極走行用回路冷却フラグＦNが０のリセット状態であるか否かを判定し、負極走行用回路冷却フラグＦNがリセット状態である場合にはステップＳ１０に移行し、そうでない場合にはステップＳ１２に移行する。
ステップＳ１０では、ステップＳ１で読込まれた負極走行用回路温度ＴNが負極冷却開始閾値ＴNS以上であるか否かを判定し、負極走行用回路温度ＴNが負極冷却開始閾値ＴNS以上である場合にはステップＳ１１に移行し、そうでない場合にはステップＳ１２に移行する。
ステップＳ１１では、負極急速充電リレー１８をオン制御すると共に、負極走行用回路冷却フラグＦNを１のセット状態としてからステップＳ１２に移行する。なお、このステップＳ１１では、後述するように、負極急速充電リレー１８と共に負極普通充電リレー２０を同時にオン制御してもよいし、或いは、負極急速充電リレー１８のオン制御に代えて、負極普通充電リレー２０のみをオン制御してもよい。
ステップＳ１２では、負極走行用回路冷却フラグＦNが１のセット状態であるか否かを判定し、負極走行用回路冷却フラグＦNがセット状態である場合にはステップＳ１３に移行し、そうでない場合には復帰する。
ステップＳ１３では、ステップＳ１で読込まれた正極走行用回路温度ＴPが上記正極冷却開始閾値ＴPS未満であるか否かを判定し、正極走行用回路温度ＴPが正極冷却開始閾値ＴPS未満である場合にはステップＳ１４に移行し、そうでない場合にはステップＳ１５に移行する。
ステップＳ１４では、ステップＳ１で読込まれた負極走行用回路温度ＴNが負極冷却終了閾値ＴNF以下であるか否かを判定し、負極走行用回路温度ＴNが負極冷却終了閾値ＴNF以下である場合にはステップＳ１５に移行し、そうでない場合には復帰。なお、負極冷却終了閾値ＴNFは負極冷却開始閾値ＴNSよりも十分小さい温度値としている。この負極冷却開始閾値ＴNSは上記正極冷却終了閾値ＴPFと同じ温度値であってもよいし、異なる温度値であってもよい。
ステップＳ１５では、負極急速充電リレー１８をオフ制御すると共に、負極走行用回路冷却フラグＦNを０のリセット状態としてから復帰する。なお、このステップＳ１５では、上記ステップＳ１１で、負極急速充電リレー１８と共に負極普通充電リレー２０を同時にオン制御した場合には両者を同時にオフ制御し、負極普通充電リレー２０のみをオン制御した場合には負極普通充電リレー２０をオフ制御する。
この演算処理によれば、正極走行用回路６の正極走行用回路温度ＴPが正極冷却開始閾値ＴPS以上になると正極急速充電リレー１７がオン制御され、正極走行用回路温度ＴPが正極冷却終了閾値ＴPF以下になると正極急速充電リレー１７がオフ制御される。図５は、正極メインリレー８及び負極メインリレー９がオンされている状態で、図４の演算処理によって、正極急速充電リレー１７がオン制御されている状態を示す。また、図４の演算処理によれば、負極走行用回路７の負極走行用回路温度ＴNが負極冷却開始閾値ＴNS以上になると負極急速充電リレー１８がオン制御され、負極走行用回路温度ＴNが負極冷却終了閾値ＴNF以下になると負極急速充電リレー１８がオフ制御される。図６は、正極メインリレー８及び負極メインリレー９がオンされている状態で、図４の演算処理によって、負極急速充電リレー１８がオン制御されている状態を示す。
例えば、前述のように、正極メインリレー８及び負極メインリレー９は接点が電気抵抗を有する（言うまでもなく、その余の部分も電気抵抗を有するが、接点の電気抵抗は、その余の部分よりも大きいという意味である）。これにより、オン状態の正極メインリレー８及び負極メインリレー９が通電されると、それらの接点部分にジュール熱が生じ、正極メインリレー８及び負極メインリレー９が昇温する。この昇温傾向は、モータジェネレータの負荷又は回転速度が大きいほど、大きい。正極メインリレー８の熱は正極走行用回路６に伝達されるため、正極走行用回路６の温度も昇温し、負極メインリレー９の熱は負極走行用回路７に伝達されるため、負極走行用回路７の温度も昇温する。
前述のように、正極急速充電リレー１７がオンされている状態では、正極走行用回路６に正極急速充電用回路１３が延長されているので、この正極急速充電用回路１３を構成するバスバーや、更に、その先方の正極急速充電配線材６１まで正極走行用回路６の熱が伝わり、それらバスバーや正極急速充電配線材６１から放熱され、結果として正極走行用回路６が冷却される。同様に、負極急速充電リレー１８がオンされている状態では、負極走行用回路７に負極急速充電用回路１４が延長されているので、この負極急速充電用回路１４を構成するバスバーや、更に、その先方の負極急速充電配線材６２まで正極走行用回路６の熱が伝わり、それらバスバーや負極急速充電配線材６２から放熱され、結果として正極走行用回路６が冷却される。前述のように、バスバーは伝熱性に優れると共に、被覆のないことから放熱性にも優れる。また、急速充電配線材は、導体断面積の大きな電線が用いられるため、同様に伝熱性に優れると共に、外気に晒されているため放熱性にも優れる。従って、急速充電リレー１７、１８がオンされている走行用回路６、７は比較的速やかに降温し、冷却される。
ところで、図４の演算処理では、例えば正極急速充電リレー１７のみがオン制御されているときに負極走行用回路温度ＴNが負極冷却開始閾値ＴNS以上になると正極急速充電リレー１７がオフ制御され、その演算処理のタイミングで負極急速充電リレー１８がオン制御されるので、その場合、負極急速充電リレー１８のみがオンされている状態に移行する。同様に、負極急速充電リレー１８のみがオン制御されているときに正極走行用回路温度ＴPが正極冷却開始閾値ＴPS以上になると負極急速充電リレー１８がオフ制御され、その演算処理のタイミングで正極急速充電リレー１７がオン制御されるので、その場合、正極急速充電リレー１７のみがオンされている状態に移行する。即ち、この実施の形態では、正極走行用回路６の正極急速充電用回路１３への放熱領域の延伸と、負極走行用回路７の負極急速充電用回路１４への放熱領域の延伸は交互に行われる。この実施の形態では、例えば図５、図６に示すように、正極外部接続端子１１と負極外部接続端子１２が夫々独立して存在しているため、それらが急速充電電源の正極及び負極に接続されていない状態で、正極急速充電用回路１３と負極急速充電用回路１４を同時に走行用バッテリ５に接続すると、正極外部接続端子１１と負極外部接続端子１２間で短絡の恐れがある。しかしながら、正極急速充電リレー１７及び負極急速充電リレー１８の何れか一方のみをオン制御すれば、正極外部接続端子１１と負極外部接続端子１２間で短絡が生じることはない。
図７は、図４の演算処理による正極急速充電リレー１７及び負極急速充電リレー１８の動作特性、及び、正極走行用回路温度及び負極走行用回路温度の経時変化を示すタイミングチャートである。なお、正極走行用回路温度及び負極走行用回路温度では、温度軸（縦軸）の縮尺が互いに異なる。正極走行用回路温度と負極走行用回路温度の挙動は、システムに異常がなければ凡そ同じである。この実施の形態では、正極冷却開始閾値ＴPSを例えば１１０℃、負極冷却開始閾値ＴNSを例えば１２０℃に設定した（あくまでも一例である）。これにより、通常は、正極急速充電リレー１７が先にオンされて正極走行用回路温度が降温し、その後、負極急速充電リレー１８がオンされるが、そのときに正極急速充電リレー１７はオフされるので、負極急速充電リレー１８のみがオンされた状態が維持されて負極走行用回路温度が降温する。この状態で、放熱量が不足した正極走行用回路温度は昇温し、それに伴って正極急速充電リレー１７がオンされると、これに合わせて負極急速充電リレー１８がオフされる。この後も、正極急速充電リレー１７と負極急速充電リレー１８は交互にオン制御され、オンされている間、正極走行用回路温度又は負極走行用回路温度は確実に降温し、正極走行用回路６及び負極走行用回路７を効率よく冷却することができる。
このように、この実施の形態のジャンクションボックス制御装置では、ジャンクションボックス１内の正極走行用回路温度又は負極走行用回路温度が、放熱が必要と考えられる閾値以上になると正極急速充電リレー１７又は負極急速充電リレー１８がオンされるので、正極走行用回路６又は負極走行用回路７の熱は、正極急速充電用回路１３又は負極急速充電用回路１４へと伝わり、更に、その先方の外部配線材にも伝熱して、それらの部分から放熱される。ジャンクションボックス１内で配線材に用いられるバスバーは伝熱及び放熱に優れるので、正極急速充電用回路１３又は負極急速充電用回路１４のバスバーから正極走行用回路６又は負極走行用回路７の熱が速やかに放熱され、更に外部配線材からも外気に放熱されるので、これらにより正極走行用回路６又は負極走行用回路７が速やかに冷却される。しかも、この構成は、新たな装置や構造を必要としない。
更に、急速充電リレー１７、１８をオン制御する際、正極急速充電リレー１７及び負極急速充電リレー１８の何れか一方のみをオンとすることから、特に、正極急速充電用回路１３及び負極急速充電用回路１４に接続される正極外部接続端子１１と負極外部接続端子１２との間の短絡を確実に回避することができる。
また、閾値に先に到達した一方の走行用回路温度の極側の正極急速充電リレー１７及び負極急速充電リレー１８の何れか一方のみをオン制御し、他方の走行用回路温度が閾値に後から到達したら、その極側の正極急速充電リレー１７及び負極急速充電リレー１８の何れか他方をオン制御すると共に、それまでオン制御されていた正極急速充電リレー１７及び負極急速充電リレー１８の何れか一方をオフ制御し、以降、これを繰り返す。これにより、正極走行用回路温度及び負極走行用回路温度に基づいて正極急速充電リレー１７及び負極急速充電リレー１８が交互にオン制御されるので、正極走行用回路６及び負極走行用回路７をバランスよく且つ確実に冷却することができる。
上記正極充電リレー及び負極充電リレーのオン制御には幾つかの変形例が考えられる。例えば、図８は、図４の演算処理のステップＳ４で正極急速充電リレー１７と正極普通充電リレー１９を同時にオン制御した第１変形例の一例を示す説明図である。この場合、正極走行用回路６の放熱領域は、正極急速充電用回路１３だけでなく正極普通充電用回路１５にも延伸し、更に、その先方の充電器配線材６３にも延伸するため、より一層、良好な正極走行用回路６の冷却特性を得ることができる。同様に、図９は、図４の演算処理のステップＳ１１で負極急速充電リレー１８と負極普通充電リレー２０を同時にオン制御した第１変形例の他の例を示す説明図である。この場合、負極走行用回路７の放熱領域は、負極急速充電用回路１４だけでなく負極普通充電用回路１６にも延伸し、更に、その先方の充電器配線材６３にも延伸するため、より一層、良好な負極走行用回路７の冷却特性を得ることができる。
また、図１０は、図４の演算処理のステップＳ４で正極普通充電リレー１９のみをオン制御した第２変形例の一例を示す説明図である。この場合、正極走行用回路６の放熱領域は、正極普通充電用回路１５及び充電器配線材６３に延伸する。前述のように、充電器配線材６３の導体断面積はさほど大きくないが、正極普通充電用回路１５に用いられるバスバーは良好な伝熱性と放熱性を有するため、これだけでも、良好な正極走行用回路６の冷却特性を得ることができる。同様に、図１１は、図４の演算処理のステップＳ１１で負極普通充電リレー２０のみをオン制御した第２変形例の他の例を示す説明図である。この場合、負極走行用回路７の放熱領域は、負極普通充電用回路１６及び充電器配線材６３に延伸する。前述のように、充電器配線材６３の導体断面積はさほど大きくないが、負極普通充電用回路１６に用いられるバスバーは良好な伝熱性と放熱性を有するため、これだけでも、良好な負極走行用回路７の冷却特性を得ることができる。
即ち、これらの変形例によれば、正極走行用回路６及び負極走行用回路７の放熱領域をより一層拡大することが可能になると共に、放熱経路の選択肢とその選択の態様幅を大きくすることができる。
以上、実施の形態に係る車両用連結部材について説明したが、本件発明は、上記実施の形態で述べた構成に限定されるものではなく、本件発明の要旨の範囲内で種々変更が可能である。例えば、上記実施の形態では、走行用回路温度が冷却開始閾値に到達して正極充電リレー又は負極充電リレーを交互にオン制御する際、急速充電リレー１７、１８のみをオンする例、急速充電リレー１７、１８と普通充電リレー１９、２０を同時にオンする例、普通充電リレー１９、２０のみをオンする例について説明したが、これらの充電リレーのオン制御は、これに限定されるものではない。例えば、走行用回路温度が冷却開始閾値に到達した当初は急速充電リレー１７、１８のみをオン制御する場合に、急速充電用回路１３、１４の温度をモニタし、この急速充電用回路１３、１４の温度が冷却を必要とする温度に到達したら、更に普通充電リレー１９、２０をオン制御するなどの態様も可能である。
また、上記実施の形態における充電リレーのオン・オフ制御は、例えば車両駆動源としてモータジェネレータのみを搭載する、いわゆるＥＶにも同様に適用可能である。ＥＶにおいて走行用バッテリの使用電力制限制御が行われると、運転者が要求する駆動力をモータジェネレータが発揮できない可能性があり、そうした場合には、十分な車両加減速が達成されない。これに対し、走行用バッテリ使用電力制限制御時間を短縮できる実施の形態のジャンクションボックス制御装置では、運転者の所望する車両加減速を実現し易い。
１ ジャンクションボックス
２ フロント走行用電気部品
３ リヤ走行用電気部品
５ 走行用バッテリ
６ 正極走行用回路
７ 負極走行用回路
１０ 外部接続型充電器
１１ 正極外部接続端子
１２ 負極外部接続端子
１３ 正極急速充電用回路
１４ 負極急速充電用回路
１５ 正極普通充電用回路
１６ 負極普通充電用回路
１７ 正極急速充電リレー
１８ 負極急速充電リレー
１９ 正極普通充電リレー
２０ 負極普通充電リレー
２１ 正極走行用回路温度センサ
２２ 負極走行用回路温度センサ
２３ コントロールユニット（制御手段）

Claims (4)

  1. 車両走行用の走行用電気部品に走行用バッテリからの電力を供給する走行用回路及び該走行用回路に接続された状態で前記走行用バッテリと外部充電電源とを接続・切断するための正極充電リレー及び負極充電リレーを備えた充電用回路を内装するジャンクションボックスの制御装置であって、
    前記走行用回路の温度を検出する走行用回路温度センサと、
    前記走行用回路温度センサで検出された走行用回路の温度が予め設定された閾値以上である場合に前記正極充電リレー及び負極充電リレーの何れか一方のみをオン制御する制御手段とを備えたことを特徴とするジャンクションボックス制御装置。
  2. 前記走行用回路温度センサとして正極走行用回路の温度を検出する正極走行用回路温度センサ及び負極走行用回路の温度を検出する負極走行用回路温度センサを備え、
    前記制御手段は、前記正極走行用回路温度センサで検出された正極走行用回路温度及び負極走行用回路温度センサで検出された負極走行用回路温度のうち、前記閾値に先に到達した一方の走行用回路温度の極側の前記正極充電リレー及び負極充電リレーの何れか一方のみをオン制御し、前記閾値に他方の走行用回路温度が到達したら該他方の走行用回路温度の極側の前記正極充電リレー及び負極充電リレーの何れか他方をオン制御すると共に、それまでオン制御されていた前記正極充電リレー及び負極充電リレーの何れか一方をオフ制御し、以降、これを繰り返すことを特徴とする請求項１に記載のジャンクションボックス制御装置。
  3. 前記閾値が正極走行用回路温度及び負極走行用回路温度で各々設定可能なことを特徴とする請求項２に記載のジャンクションボックス制御装置。
  4. 前記充電用回路として急速充電のための急速充電用回路及び普通充電のための普通充電用回路を備え、
    前記正極充電リレーとして急速充電用回路に正極急速充電リレー及び普通充電用回路に正極普通充電リレーを備え、
    前記負極充電リレーとして急速充電用回路に負極急速充電リレー及び普通充電用回路に負極普通充電リレーを備え、
    前記制御手段は、前記正極充電リレーをオン制御する場合に前記正極急速充電リレー及び正極普通充電リレーの何れか一方又は双方をオン制御し、前記負極充電リレーをオン制御する場合に前記負極急速充電リレー及び負極普通充電リレーの何れか一方又は双方をオン制御することを特徴とする請求項２又は３に記載のジャンクションボックス制御装置。
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