JPH07227002A

JPH07227002A - 電気自動車用制御装置

Info

Publication number: JPH07227002A
Application number: JP6013434A
Authority: JP
Inventors: Motoyuki Hayashida; 素行林田
Original assignee: MOTOR JIDOSHA KK
Current assignee: MOTOR JIDOSHA KK
Priority date: 1994-02-07
Filing date: 1994-02-07
Publication date: 1995-08-22

Abstract

(57)【要約】【目的】電気自動車の使用年月を通して安定した制御性
能を確保する。【構成】電気的ショックを緩和するために、各ブロック
の安定動作が保障されるようにブロック毎の通電順序を
設定し、電源投入、電源遮断時の無制御状態となること
を防止する。大電力用スイッチング素子を保護するため
に、直列接続された単独、共通アームのスイッチング素
子が同時オンとならないシステムとする。制御装置の格
納容器２２を走行風等で冷却し、高温時には電動ファン
３３で強制的に冷却する。防塵・防水対策として排気口
３５の断面積を供給口３４よりも小さくした格納容器２
２に、供給口３４から清浄化された空気を供給し、大気
圧よりも内圧を高くする。最終的な緊急手段として、ブ
レーキセンサ４２，マイクロスイッチ４５，緊急スイッ
チ４６を有する緊急停止システムを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気自動車用制御装置
に関し、特に電気自動車用制御装置の保護システムに関
する。

【０００２】

【従来の技術】有限の車載蓄電池等の電力を効果的に利
用して走行する電気自動車や、内燃機関と電動機を備え
る複合電気自動車では、総合的な制御装置が自動車の成
否を決する重要部品として頭脳の役割を果たすことにな
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この、いわ
ば電気自動車の頭脳である制御装置に異変が発生する
と、電気自動車本来の環境に優しく、安全であるという
特徴が失われてしまうおそれがある。そこで自動車の使
用年月を通して安定して制御性能を確保することが必須
の課題として提起される。

【０００４】本発明はこのような従来の課題に鑑みてな
されたもので、電気自動車の使用年月を通して安定して
制御性能を確保するため、異変の発生を抑制し、かつ異
変に対応した保護システムを備えた電気自動車用制御装
置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このため本発明は、電気
自動車用制御装置の制御装置を各機能別にブロック化
し、通電開始時、各ブロックの安定動作が保障されるよ
うにブロック毎の通電順序を設定し、該通電順序に従っ
て、各ブロックへの通電を行う一方、通電遮断時は、前
記通電順序とは逆の順序で各ブロックの通電を制御する
電力供給手段を設けるようにした。

【０００６】また、前記各ブロックは通電順に制御装置
の電源部、制御部、駆動用電源部であるようにしてもよ
い。また、駆動用電動機として所定相交流電動機が使用
され、該交流電動機の各相の端子を、夫々、直流電源に
直列接続された上流スイッチング素子及び下流側スイッ
チング素子の接続点に接続し、各相の上流側、下流側ス
イッチング素子を交互に導通させて前記電動機を駆動制
御する電気自動車用制御装置において、各相毎に、上流
側及び下流側スイッチング素子の導通・非導通を制御す
る導通制御信号が、同時に導通状態となった時に上流側
・下流側スイッチング素子の少なくとも一方のスイッチ
ング素子の導通を禁止するフェールセーフ手段を設ける
ようにした。

【０００７】また、前記フェールセーフ手段を、下流側
スイッチング素子の導通制御信号に基づいて、下流側ス
イッチング素子の導通時に上流側スイッチング素子の導
通を禁止し、下流側スイッチング素子の非導通時に上流
側スイッチング素子の導通を許可する構成としてもよ
い。また、走行時の走行風が当たる位置に配設される一
方、周囲温度を検出する温度センサと、該温度センサの
信号に基づいて所定以上の高温時に、強制的に冷却する
冷却手段と、を備えるようにした。

【０００８】また、空気を清浄化する清浄化手段と、該
清浄化手段により清浄化された空気を取り入れる供給口
と、該空気を排出する排出口と、を備え、前記排出口の
断面積を供給口の断面積よりも小さく形成した収納容器
に格納するようにした。また、足踏みブレーキのブレー
キ操作量を検出するブレーキ操作量検出手段と、駐車ブ
レーキの作動を検出する駐車ブレーキ作動検出手段と、
前記ブレーキ操作量検出手段により検出されたブレーキ
操作量が予め設定された範囲を越えた時、又は駐車ブレ
ーキ作動検出手段により駐車ブレーキの作動が検出され
た時に、駆動用電動機に供給される電力を遮断する遮断
手段と、を設けるようにした。

【０００９】

【作用】上記の構成によれば、電気自動車用制御装置
に、各ブロックの安定動作が保障されるようにブロック
毎の通電順序を設定する電力供給手段を設けたもので
は、通電開始時、電力供給手段により、各ブロックが立
ち上がってから制御状態になるまでの時間も鑑みて、各
ブロックの安定動作が保障されるようにブロック毎の通
電順序が設定される。そしてこの通電順序に従って、各
ブロックへの通電が行われる。また、通電遮断時には、
前記通電順序とは逆の順序で各ブロックの通電が制御さ
れる。このように各ブロックの安定動作が保障されるよ
うにブロック毎の通電順序を設定されるため、無制御状
態が発生せず、電気的ショックが緩和され、各部品に大
きな衝撃、ストレスを与えないので制御装置が保護され
る。

【００１０】この各ブロックを通電順に制御装置の電源
部、制御部、駆動用電源部としたものでは、通電開始
時、順次、制御装置の電源部、制御部、駆動用電源部に
通電され、通電遮断時にはその逆に通電されることによ
り、各ブロックの安定動作が保障される。また、電気自
動車用制御装置に、直列に接続された上流側・下流側ス
イッチング素子の少なくとも一方のスイッチング素子の
導通を禁止するフェールセーフ手段を設けたものでは、
両方のスイッチグ素子が同時に導通状態となる両導通現
象の発生を避けることが可能となり、両スイッチング素
子の故障を防止することが可能となり、制御装置が保護
される。

【００１１】前記フェールセーフ手段を、下流側スイッ
チング素子の導通制御信号に基づいて、上流スイッチン
グ素子の導通・非導通を制御するようにしたものでは、
下流側スイッチング素子の導通時には、上流側スイッチ
ング素子は導通とはならず、下流側スイッチング素子の
非導通時にのみ導通許可となる。また、走行風が当たる
位置に配設され、温度センサと、冷却手段を備えた制御
装置では、温度センサの信号に基づいて、周囲温度が所
定温度未満の時には、エネルギーの損失にはならないよ
うに走行風を利用して冷却され、所定温度以上の高温時
になった時には、強制的に冷却手段により冷却されて効
率よく冷却される。したがって制御装置の過熱が防止さ
れ、制御装置が保護される。そして制御装置の重量が低
減し、制御装置を小型化することが出来、電気自動車に
はふさわしいものになる。

【００１２】また、空気を清浄化する清浄化手段を備
え、排出口の断面積を供給口の断面積よりも小さく形成
した収納容器に収納された制御装置では、走行時、走行
風による空気が清浄化手段により清浄化されて格納容器
内に供給され、しかも格納容器の外圧よりも内圧の方が
高くなる。したがって格納容器に供給されるのは清浄な
空気のみであり、多少の隙間があっても外部から微粉等
が侵入することもないので、防塵・防水が可能となる。
したがって制御装置、特に、塵や水分に弱い制御装置内
の精密電子部品等が保護される。

【００１３】また、ブレーキ操作量検出手段、駐車ブレ
ーキ作動検出手段、及び遮断手段と、を備えた制御装置
ものでは、ブレーキ操作量が予め設定された範囲を越え
た時、又は駐車ブレーキの作動が検出された時に、遮断
手段により駆動用電動機に供給される電力が遮断される
ので、駆動用電動機は緊急停止する。このように、常用
している足踏みブレーキ、駐車ブレーキを用い、最終的
な手段となる電動機への電力の供給が停止する緊急停止
システムであるため、緊急事態へのより確実な対応が可
能となる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１〜図１１に基づ
いて説明する。本実施例の電気自動車用制御装置では、
電気自動車の使用年月を通して安定して制御性能を確保
するため、異変の発生を抑制し、かつ異変に対応した保
護システムが備えられている。

【００１５】電気自動車の制御コンピュータには精密な
電子部品が多数使用されている。これらの電子部品はデ
リケートなものであり、高密度に集積されて複雑な処理
能力を備えるものほど僅かな過負荷によって破壊してし
まうという脆弱さを内包するものである。自動車に搭載
して使用するとなれば、定置使用よりもさらに条件は苛
酷であり、振動や塵埃、大きな温度変化等、精密電子部
品に与える打撃を大きいものがある。

【００１６】本実施例の電気自動車用制御装置の保護シ
ステムは、例えば以下通りである。１．電気的ショックの緩和２．大電力用半導体素子の保護３．制御装置の冷却４．防塵・防水対策５．緊急停止システムこの保護システムについて順次、説明する。

【００１７】まず、電気的ショックを緩和するための保
護システムについて説明する。電子部品が通常の使用条
件の中で最も大きな衝撃又はストレスを受けるのは、以
下の場合である。Ａ．始動のための通電の瞬間Ｂ．遮断の瞬間これはコンデンサやコイルの物理的な性質のために大き
な電流が流れたり、過大な電圧を発生する等の危険な要
因がそこに集中しているばかりでなく、半導体の種類に
よっては無信号時に導通のないものや、逆にあるものな
ど、多数の部品は通電の最初の段階では無制御状態にあ
る。この瞬間は停止状態にあった制御コンピュータの各
部に電力が供給される。そしてその作動の準備を実行す
る、時間的にはほんの一瞬の出来事ではあるが内部的に
は以下のように作動する。

【００１８】１．電源スイッチが接続され、通常デジタ
ル回路では５Ｖの電圧が供給される。２．初期状態としてＨＩＧＨ（５Ｖ）が設定されている
端子に荷電される。３．初期プログラムが実行を開始する。４．制御処理プログラムが実行を開始する。

【００１９】５．制御処理プログラムが正常に実行す
る。の手順を経過して通常の作動状態にはいる。問題は１〜
４の状態であり、この間は被制御ブロックは無制御状態
にある。自動車などの慣性モーメントの大きな物体がこ
の瞬間に暴走するなどの挙動は考えられないが、この瞬
間に電子部品に異常が発生し、２次的に自動車の挙動が
異常になるということはありえる。

【００２０】また、程度としては始動時程ではないが、
停車遮断時にも５Ｖから徐々に電圧が低下する瞬間があ
る。このときも無制御状態が存在する。この制御されて
いない状態というのは電流がどのような経路で流れるか
予測できない状態であり、ここで通常の駆動用大電流な
どを通電すると、場合によっては制御回路の故障につな
がる。

【００２１】この問題を解決するため、電源投入時には
上位の制御ブロックから機能を開始させ、被制御ブロッ
クが無制御状態になることを防ぐことにした。逆に、電
源遮断時には最終末ブロックから通電を停止し、無制御
状態にならないように処置した。図１はかかる機能を有
する保護システムを示す。

【００２２】図１において、電力供給手段としての遅延
回路１は、制御用電源装置２を介してバッテリ３に接続
している。また遅延回路１は、オン−オフ信号線４、キ
ースイッチ５を介してバッテリ３に接続している。そし
て、キースイッチ５がオンした時、ブロック分けした各
ブロックの安定動作が保障されるようにブロック毎の通
電順序を設定し、この通電順序にしたがって、順次、各
ブロックを起動し、電源遮断時にはこの通電順序とは逆
の順序で各ブロックの通電を制御する回路である。尚、
この通電順序については後述する。

【００２３】実物のブロック分けと配列を以下の通りと
する。第１ブロック６は、各部に必要な電力を供給する
機能を有する電源部である。第２ブロック７は、以下の
機能を含む制御部である。 (1) 主制御部ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭを含む制御
中枢部。 (2) 信号入力部電流、電圧など信号受信回路部。

【００２４】 (3) センサ部電流電圧など信号発生部。 (4) 信号出力部交流信号などの発信回路部。 (5) 被制御部同上の信号等に基づいて制御を実行
する部。尚、主制御部にはマイクロプロセッサが含まれ、電気自
動車制御用のソフトウェアが記憶されている。

【００２５】第３ブロック８は、電気自動車駆動用の大
電力を供給する電源機能を有する駆動用電源部である。
次にこの保護システムの動作について説明する。キース
イッチ５がオンとなった時、まず、遅延回路１に通電さ
れる。遅延回路１では、まず、通電開始時の通電順序
が、各ブロックが立ち上がってから制御状態になるまで
の時間も鑑みて上位ブロックの第１ブロック６から下位
ブロックの第３ブロック８となるように、また、電源遮
断時にはこの通電順序とは逆の順序となるように設定さ
れる。このように通電順序を設定すれば、各ブロックは
無制御状態とはならず、各ブロックの安定動作が保障さ
れる。

【００２６】そして遅延回路１によって各ブロックへの
通電が開始される。即ち、上記の各ブロックのうち、上
位のブロックである第１ブロック６に通電された後、制
御用電源装置２から出力される各種の制御用電圧が安定
してから第２ブロック７に通電される。第２ブロック７
の主制御部に記憶されている電気自動車制御用のソフト
ウェアは、相当大規模であり、初期的なロード処理（Ｉ
ＮＩＴＩＡＬＰＲＯＧＲＡＭＬＯＡＤ）にかなりの
時間が必要であるので、第３ブロック８への通電はそれ
に必要な時間を経過した後に実行される。

【００２７】次に、通電を遮断する処理においては、ま
ず大電力の第３ブロック８が遮断された後に、第２ブロ
ック７の被制御部から主制御部に向けて電源が遮断され
る。尚、被制御部の制御対象の中に消費電力が大きい部
分がない場合、制御部を一気に遮断しても特に問題はな
い。そして第１ブロック６への通電が最後に遮断され
る。

【００２８】以上のような手順によって電源の投入及び
遮断を実行することにより、無制御状態の下では電源が
投入されないようにして機器を保護する。そして制御状
態が確保されてから被制御ブロックに通電し、制御の確
立のもとに電流が正規の回路に流される。かかる構成に
よれば、制御装置を機能別にブロック化し、各ブロック
への通電時、各ブロックの安定動作が保障されるように
ブロック毎への通電順序を設定し、電源遮断時には、こ
の通電順序とは逆の順序で各ブロックの通電を制御する
ことにより、電源投入時、電源遮断時に、各ブロックが
無制御状態になることを防ぐことが出来、電気的ショッ
クが緩和され、各部品に大きな衝撃、ストレスを与えな
いので制御装置を保護することが出来る。

【００２９】次に、インバータに使用される大電力用半
導体素子の保護システムについて説明する。例えば電気
自動車に電動機として交流電動機を使用する場合、蓄電
池から供給された直流出力を交流に変換して電動機に供
給するインバータが備えられ、かかるインバータには、
大電力用半導体素子である高速スイッチング素子が使用
されている。この高速スイッチング素子が故障してしま
うと安全であるという特徴が失われてしまうおそれがあ
るので、回路的に特別な保護を必要とする。

【００３０】まず、本実施例のＵ、Ｖ、Ｗ相の三相交流
出力に変換するインバータの出力部の回路について説明
する。図２に示す回路は、直流を交流に変換する方法と
してパルス幅変換方式を採用し、高速スイッチング素子
の単独アームと共通アームがともに導通することのない
よう、単独アームが遮断時にのみ共通アームが導通する
か、共通アームが遮断時にのみ単独アームが導通するよ
うに構成された電子回路である。

【００３１】トランジスタＱ₁〜Ｑ₆は大電流半導体ス
イッチング素子であり、トランジスタＱ₁〜Ｑ₃が単独
アーム側トランジスタ、トランジスタＱ₄〜Ｑ₆が共通
アーム側トランジスタとなっている。そしてトランジス
タＱ₁とトランジスタＱ₄、トランジスタＱ₂とトラン
ジスタＱ₅、トランジスタＱ₃とトランジスタＱ₆は直
列に接続され、三相交流電動機の端子Ｒ，Ｓ，Ｔは、夫
々、これらのトランジスタの各接続点に接続している。

【００３２】この回路において、例えば交流電力をＵ相
から電動機に供給する場合、端子Ｐをハイレベルとす
る。そしてＵ’相をローレベル、Ｖ’，Ｗ’相をハイレ
ベルとしてＵ相の共通アーム側のトランジスタＱ₄をオ
フ、Ｖ’、Ｗ’相のトランジタタＱ₅、Ｑ₆をオンにし
て、単独アーム側のトランジスタＱ₁のベースにパルス
幅変調されたパルス信号を入力する。尚、端子Ｐをロー
レベルにすれば、パルス信号が入力されてもこの回路は
通電されなくなり、遮断状態となる。

【００３３】図３は、電動機の１相についての出力電圧
波形を示す図であり、図４は、１相を例えばＵ相とし
て、トランジスタＱ₄のベースに出力されたパルス信号
波形を示す。図４において、正弦波の各９０度の期間は
４セグメント（図中、「ＳＭ」と記す）に分割され、オ
ン期間ｔ₂、オフ期間ｔ₁の比で通電量が設定される。
Ｕ相についてのパルス幅変調は期間Ｔ₁〜Ｔ₂について
行われる。期間Ｔ₃〜Ｔ ₄については、他の二相（Ｖ、
Ｗ相）の単独アーム側のトランジスタＱ₂、Ｑ₃の１〜1
80 度分となっており、共通アーム側のトランジスタＱ
₅，Ｑ₆は、Ｕ相のトランジスタＱ₅、Ｑ₆から電動機
を介して通電される電流の受皿として通電されるだけな
ので、単独アーム側のトランジスタＱ₁〜Ｑ₃を順次１
〜180 分だけ制御すればすべての相について交流電流を
一周期にわたって正弦波に近似させることができる。

【００３４】また、単独アームに属する１個の素子が導
通状態の時、その直下に位置する共通アームの素子が導
通状態になることは、正常な作動状態のもとではありえ
ない。単独アームとその直下の共通アームの素子がとも
に導通状態になる以上のことを「両導通になった」とい
い、正極が直接接地されるので制御できない大電流が流
れ、速断ヒューズが設けられている時は助かることもあ
るが、大抵は高価な素子の破壊という結果になる。

【００３５】高速スイッチング素子によって交流発生回
路を構成する時、無制御状態の時又は配線が外れた時な
どに単独アームと共通アームがともに導通状態になるこ
とがある。これは、採用する半導体自身にラッチアップ
（導通を開始すると信号が遮断状態に戻っても導通を続
けてしまう状態）に陥りやすい特性をもつために発生す
ることもあるが、それは半導体自体の改良を待つとし
て、自動車の修理や点検のためにカプラなどを抜いたた
めに上記の両導通現象が発生すると、高電圧が直接接地
されたことになり、単独アームか共通アームのいずれ
か、または両方が破壊されるので、回路的に特別な保護
を必要とする。

【００３６】図５は、このインバータの出力回路の保護
回路を示す。この保護回路は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相毎に備えら
れ、各相の共通アームが遮断時にのみその直上の単独ア
ームが導通するように構成されている。例えば、Ｕ相の
回路について説明すると、インバータ１１は、入力端子
ＡＩでＵ’相の入力信号を反転し、出力端子ＹＩからコ
ンパレータ１２に反転した信号を出力する。コンパレー
タ１２は、インバータ１１の出力信号、Ｕ相の入力信号
を夫々、入力端子Ａ，Ｂで入力し、論理積値を図２のト
ランジスタＱ₁のベースに出力する。尚、Ｕ’相の入力
信号は、そのままＵ’相の出力信号としてトランジスタ
Ｑ₇のベースに出力される。このインバータ１１とコン
パレータ１２がフェールセーフ手段に相当する。

【００３７】図６はインバータ１１，１３，１５の真理
値表，図７はコンパレータ１２，１４，１６の真理値表
を夫々示す。また、図８は図２のインバータの出力回路
のタイミングチャートを示す。図８に示すように、Ｕ相
の入力信号Ｕ_inはＰＷＭ制御されたパルス信号である時
には、Ｕ' 相の入力信号Ｕ' _inはローレベルとなり、下
流アーム側トランジスタＱ₁はオフとなっている。

【００３８】またＵ相の入力信号がオフ信号の時には、
トランジスタＱ₄はオンとなっている。したがって、信
号Ｕ_out，Ｕ '_outが、共にハイレベル「１」になるこ
とは起こりえず、単独アームとその直下の共通アームが
ともに導通することは、この保護回路が故障しない限り
起こりえないことになる。

【００３９】理屈の上で単独アームが遮断時にのみその
直下の共通アームが導通できるようにしても同様に効果
があるが、実際には、図８に示すように単独アームのト
ランジスタのベース信号はＰＷＭ制御されたパルス信号
であるため、早い周期でオン−オフを繰り返しており、
素子の時定数などによっては誤動作の原因になるので、
オン−オフ動作の緩慢な共通アーム側の信号Ｕ’_inに基
づいて単独アーム側を制御した方が安定的である。

【００４０】かかる構成によれば、共通アーム側の信号
Ｕ’_inがオンの時は、単独アーム側の信号Ｕ_outがオフ
となるように制御されるので、単独アームとその直下の
共通アームがともに導通する両導通現象は起こりえず、
インバータの出力回路が保護される。次に、制御装置を
冷却する保護システムについて説明する。

【００４１】半導体を利用した産業用のインバータ等、
類似の製品ではその出力に見合った冷却装置を設置する
のが一般的である。その基準で放熱板や冷却器を設計す
ると自動車用としてはあまりにも過大な、重量や搭載
性、さらには静粛性に問題のある装置となってしまう。
この理由を考えてみると、産業用では１．電気室など風通しの悪い場所に設置されることが多
い２．規格一杯の負荷によって運転されることが多い３．高負荷運転でも特に冷却条件がよくなるということ
はない４．連続運転されることが多い５．電力は商用電源から無限に供給されると仮定されて
いる６．多少の騒音は問題とならないという環境条件に依存して設計基準が定められているの
に対して、電気自動車では、１．部分的にはエアコンの効いた室内に設置することが
できる２．常用使用領域は最大規格値の１／５〜１／１０程度
の負荷である３．高負荷運転時は概して高速走行であり、走行風を期
待できる４．規格一杯の負荷による連続運転は少頻度である５．バッテリからの限定された電力に依存している６．自動車の品位として騒音を非常に問題とする環境で
あるということである。したがって自動車用の冷却装置とし
ては、独自の冷却方式を案出しなければならない。これ
らの条件を満たす方式として、まず、産業用とは異なる
冷却条件のため、比較的小型の放熱板（ヒートシンク）
に半導体を取り付け、小型の放熱板を採用して重量の低
減と小型化を図るようにする。

【００４２】図９はその冷却システムを示すものであ
る。図９において、制御装置の収納容器２２は、電気自
動車２１の走行風取り入れ口２３近傍に配設されてい
る。収納容器２２内の制御装置の半導体は比較的小型の
放熱板に取り付けられており、収納容器２２には冷却手
段としての電動ファン２４と温度センサ２５とが取り付
けられている。この電動ファン２４はスイッチ２６を介
してバッテリ２７に接続し、スイッチ２６は温度センサ
２５のセンサ信号によりオン−オフ制御される。

【００４３】収納容器２２内の半導体は、常時はスイッ
チ２６はオフとなり、走行風によって冷却されている。
半導体による発熱は、半導体の内部抵抗と通過電流の二
乗の積に比例するという物理的な性質を有しており、通
過電流量によって大幅に変化する性質を持っている。し
たがって低速領域及び停車状態の時は、問題となる発熱
も観測されないので走行風のみによる自然的な冷却を実
施すれば足り、電動ファン２４も停止させる。この方が
騒音を低減する効果も大きい。

【００４４】収納容器２２の温度が上昇した時には、温
度センサ２５の信号値に基づいて収納容器２２を電動フ
ァン２４等により冷却する。常時、電動ファン２４など
によって冷却するのは安全ではあるが、必要度と節電、
静粛性を考慮すると適切は処置ではない、発熱の大きい
電力用ダイオードや常用温度範囲を逸脱する恐れのある
部分に温度センサ２５を設けて、その信号レベルによっ
て必要のある時のみ電動ファン２４等を強制的な措置に
よって効果的に冷却するのが自動車用として適切な方策
である。

【００４５】かかる構成によれば、比較的小型の放熱板
に半導体を取り付け、格納容器２２を出来るだけ走行風
が当たる位置に配設したので、低速領域及び停車状態の
時にはエネルギーの損失にはならないように走行風を利
用して冷却され、発熱が大きい場合には、電動ファン２
４により強制的に効率よく冷却され、制御装置の過熱が
防止され、制御装置が保護される。また、制御装置の重
量が低減し、制御装置を小型化することが出来、電気自
動車にはふさわしい制御装置となる。

【００４６】次に、防塵・防水対策を施した制御装置の
収納容器について説明する。電気自動車の制御装置は細
密な電子回路の集積であり、小型化すればする程、線間
の間隙は微細なものとなる。ところが一般の路上ではア
スファルトの微粉をはじめ、ディーセル自動車の黒煙、
工業地帯における金属粉等、電気を伝える導電物質が渦
巻いている。また、冬期には道路の凍結を防止するため
に人為的に塩が散布され、塩分を含んだ導電性のある霧
状の微粒子がタイヤによって巻き上げられている。これ
らから微細の線間間隙しかもたない電子回路を保護する
ことが必須の課題となる。

【００４７】そこで、この課題に対処するため、図１０
に示すような電子回路の格納容器３１を制作する。図１
０において、清浄化手段としてのエアクリーナ３２は、
冷却用空気を清浄化するろ過装置であり、電動ファン３
３は、この清浄化した空気を格納容器３１の供給口３４
に送り込むものであり、ブロアであってもよいし、走行
風によるラム圧力によるものであってもよい。

【００４８】この格納容器３１は冷却空気の供給口３４
と排出口３５以外はできるだけ密閉して制作される。そ
して大気圧よりも内圧がいくらか高めになるように排出
口３５の断面積を供給口３４よりもいくらか小さめに制
作し、供給口３４からは清浄化された空気を供給する。
このように構成することにより、格納容器３１内に供給
される冷却空気は清浄な空気のみであり、多少の隙間が
あっても内圧の方が外気圧よりも高いので外部から微粉
や霧状微粒子が侵入するということはない。また、解放
型の格納容器では冷却風の通路も制御しにくいものであ
るが、入口と出口を限定することにより冷却空気の通路
を任意に設定しやすく、重要な問題部品に対して重点的
な冷却を施すことが可能となり、極めて効果的に防塵・
防水対策を施すことが出来る。これにより塵や水分に弱
い制御装置内の精密電子部品等が保護される。

【００４９】さらに、微粉の侵入を防止することとは関
係ないが、上記のように密閉性の容器に精密電子部品を
格納すると次のような問題点も同時に解決できるとい
う、いわば、一石三鳥ともいうべき効果がある。即ち、
制御装置が発生するノイズを除去することが出来る。電
気自動車制御装置は高性能のマイクロプロセッサとそれ
を駆動するためのクロック発生装置（高周波発信回路）
を含むため、それ自体が電気的なノイズの発生源でもあ
る。これは少し旧式のパーソナルコンピュータをテレビ
やラジオの近くで使用すると、それらに障害を与えるこ
とと同じ現象である。高速動作を必要としてクロックを
高速化すればするほどノイズが漏れやすくなる。自動車
にもラジオ受信機やテレビ受像機、また、最近では移動
電話が設置されていることから、自車に対するばかりで
なく付近を通行中の他車にとってもノイズの発生は問題
である。

【００５０】上記に対して、格納容器３１を当該対策を
施した導電容器とすれば、格納された制御装置からはノ
イズの漏洩は極小に抑制されている。通常の薄い鉄板
等、導電性の金属等で形成された格納容器は電波の拡散
を遮断する為、ノイズの漏洩は殆ど検知されない。格納
容器３１に制御装置を格納することにより解決される問
題点としては、電動機の漏洩磁力線の防御もある。

【００５１】電気自動車を制御するための装置としての
宿命から、強力な電動機と同居せざるを得ないために、
電動機の漏洩磁気からの保護対策を考慮する必要があ
る。前項の電磁波は制御回路の内部から外部に向かうノ
イズの防御が主たる目的であったが、電気自動車には強
力な電動機が搭載され、それは軽量化を求められたうえ
に、一時的には過大な負荷状態で使用されるという苛酷
な条件にさらされる。これが原因となって、制御装置内
のコイルなどに起電力が発生し、予期しない誤動作を起
こしかねない。

【００５２】格納容器３１を磁性物質で密閉的に構成す
ると、漏洩磁力線は容器材料内を通過し、容器内にまで
侵入することができない。容器を適切に接地しておけ
ば、磁力線の通過によって発生した電流も消去できるの
で、内部の精密回路は効果的に保護される。また、それ
だけでなく、格納容器３１を導電容器とすれば、制御装
置から発生するノイズを除去することが出来、電動機の
漏洩磁力線を防御することもできる。

【００５３】次に電気自動車用制御装置の緊急停止シス
テムについて説明する。これは、緊急事態が発生した時
に電気自動車駆動用の電源の電力を遮断できるようにし
たものである。オートマッチック車の暴走事件がちまた
に報じられているが、このような問題については、電子
燃料噴射装置の制御回路か、電子制御オートマチックシ
ステムの制御回路の故障が原因ではないかと疑われてい
る。実際、故障車の当該回路を分解して内部を検査する
と、どこかに短絡したり、焼けきれて導通しなくなった
りしている箇所が発見される。

【００５４】このことは重装備の電子制御装置を備えた
電気自動車では他所ごとではなく、前述のような保護対
策を完備しても、絶対にありえないとは断言できないこ
とである。とりわけ、豪雨期に深い水たまりなどを走行
すると水滴の侵入は防ぎきれないものがあり、また、雷
雨期では近い所への落雷による誘導作用により集積回路
に障害を起こすことが知られている。

【００５５】これらの制御回路による暴走事故を防止す
るために、最後の手段として緊急停止システムを装備す
る。駆動用電動機に供給される電力を遮断するためのス
イッチ、リレーまたは半導体のいずれかを備え、緊急時
に、これを直接遮断（スイッチの時）したり、遮断する
ための信号をこれらに送信したりする。具体的な装置は
次のように構成されている。

【００５６】図１１において、緊急事態を検出するセン
サとしては、ブレーキ操作量検出手段としてのブレーキ
センサ４２と、駐車ブレーキ作動検出手段としてのマイ
クロスイッチ４５と、緊急スイッチ４６と、が備えられ
ている。ブレーキセンサ４２は、常用されるフートブレ
ーキ４１に取り付けられ、フートブレーキ４１の踏込み
量を検出するセンサである。

【００５７】制御コンピュータ４３は、このブレーキセ
ンサ４２のセンサ信号を入力し、このセンサ信号に基づ
いて制動時の適切なブレーキ力を得るため、及び電力回
生を適切に実行するためのコンピュータであり、例えば
ＲＯＭ等の固定記憶装置が備えられている。このＲＯＭ
には、予めブレーキペダルの踏込み量の閾値が記憶され
ており、制御コンピュータ４３は、ブレーキセンサ４２
からの信号を点検して、ＲＯＭ上に設定してある閾値を
越えた時、緊急停止のための信号を出力する。

【００５８】マイクロスイッチ４５は、パーキングブレ
ーキ４４に取付けられ、パーキングブレーキ４４の動作
を識別し、パーキングブレーキ４４が作動中である時は
制御コンピュータ４３とは別の系統として緊急停止のた
めのセンサ信号を出力する。緊急スイッチ４６は、運転
者等の搭乗者が操作するために車内に備えられたスイッ
チであり、助手席（ナビゲータ・シート）側からでも操
作することができるスイッチである。この緊急スイッチ
４６は、前記マイクロスイッチ４５と同様に、制御コン
ピュータ４３に障害があっても独立的に作動する。

【００５９】電気自動車駆動用のモータ４８は、遮断手
段としてのリレー４７を介して駆動用のバッテリ４９に
接続し、前記制御コンピュータ４３、マイクロスイッチ
４５、緊急スイッチ４６は、リレー４７に接続され、リ
レー４７をオン・オフ制御する。次にこの緊急停止シス
テムの動作について説明する。

【００６０】フートブレーキ４１の踏込み量はブレーキ
センサ４２により検出され、センサ信号は制御コンピュ
ータ４３に入力され、このセンサ信号は制御コンピュー
タ４３により点検される。フートブレーキ４１の踏込み
量がＲＯＭに記憶された閾値以下である時には、制動時
の適切なブレーキ力を得るための制御、及び電力回生が
適切に実行される。

【００６１】この常用フートブレーキ４１がＲＯＭに記
憶された閾値を越えて踏み込まれた時、制御コンピュー
タ４３により緊急事態と判定されて緊急停止のための信
号が出力される。この判別は他のすべての入力信号より
も優先して行われ、例えばソフトウェアによって実行さ
れる。常用フートブレーキ４１の信号を利用する方法は
制御装置の中に、ソフトウェアによって容易に設定でき
るが、制御装置自体が障害を受けている場合には作動が
保証されない。そこで、緊急事態が発生した時には、パ
ーキングブレーキ４４を作動させる。このパーキングブ
レーキ４４が作動すると、この動作はマイクロスイッチ
４５により識別され、緊急停止のための信号がリレー４
７に出力される。この結果、パーキングブレーキ４４が
かかったままでは停車から発進はできなくなり、走行中
にパーキングブレーキ４４がかかった時にもリレー４７
がオフとなり、少なくとも駆動用動力であるモータ４８
への電力の供給は遮断される。

【００６２】さらに、パーキングブレーキ４４が足踏み
式であったり、操作性の良くない場所に設置され緊急時
に操作しにくい場合には、緊急スイッチ４６を押す。こ
の緊急スイッチ４６は助手席（ナビゲータ・シート）側
からでも操作することが可能である。この緊急スイッチ
４６は、マイクロスイッチ４５と同様に、制御コンピュ
ータ４３に障害があった場合でも独立的に作動する。

【００６３】かかる構成によれば、緊急事態が発生した
時に最後の手段として電気自動車駆動用の電源の電力を
遮断できるようにしたので、緊急事態に対して確実に電
気自動車を停止させることができ、安全性が向上する。
尚、緊急停止システムとして、内燃機関と電動機を備え
る複合電動機の時には、内燃機関を停止させるための点
火装置の電源を遮断したり、燃料の供給を遮断したりす
ることもあわせて実行してもよく、より緊急停止システ
ムの確実性が増す。

【００６４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、通
電開始時、各ブロックの安定動作が保障されるようにブ
ロック毎の通電順序を設定し、この通電順序にしたがっ
て各ブロックに通電し、電源遮断時、この通電順序とは
逆の順序で、各ブロックに通電することにより、無制御
状態が発生せず、電気的ショックを緩和することが出
来、各部品に大きな衝撃、ストレスを与えないので制御
装置が保護される。

【００６５】この各ブロックを通電順に制御装置の電源
部、制御部、駆動用電源部としたものでは、通電開始
時、順次、制御装置の電源部、制御部、駆動用電源部に
通電され、通電遮断時にはその逆に通電されることによ
り、各ブロックの安定動作が保障される。また、直列に
接続された上流側・下流側スイッチング素子の少なくと
も一方のスイッチング素子の導通を禁止するように構成
することにより、両方のスイッチグ素子が同時に導通状
態となる両導通現象の発生を避けることが可能となり、
両スイッチング素子の故障を防止することが可能とな
り、制御装置が保護される。

【００６６】また、下流側スイッチング素子の導通制御
信号に基づいて、上流スイッチング素子の導通・非導通
を制御することにより、下流側スイッチング素子の導通
時には、上流側スイッチング素子は導通とはならず、下
流側スイッチング素子の非導通時にのみ導通可能とする
ことが出来る。また、走行風が当たる位置に制御装置を
配設し、制御装置に温度センサと、冷却手段を備えるこ
とにより、周囲温度が所定温度未満の時には、走行風を
利用して冷却されるので、エネルギーの損失を防止する
ことが出来、所定温度以上の高温時になった時には、強
制的に冷却手段により冷却されて効率よく冷却され、制
御装置の過熱を防止することが出来、制御装置が保護さ
れる。そして制御装置の重量が低減し、制御装置を小型
化することが出来、電気自動車にはふさわしいものにな
る。

【００６７】また、空気を清浄化する清浄化手段を備
え、排出口の断面積を供給口の断面積よりも小さく形成
した収納容器に収納された制御装置では、走行時、清浄
化された空気が格納容器内に供給され、防塵・防水が可
能となり、制御装置、特に、塵や水分に弱い制御装置内
の精密電子部品等を保護することが出来る。さらに、収
納容器を導電容器とすることにより、制御装置が発生す
るノイズを除去することが出来、電動機の漏洩磁力線か
ら制御装置を保護することが出来る。

【００６８】また、常用している足踏みブレーキの操作
量、駐車ブレーキの作動を検出して電気自動車駆動用の
電源の電力を遮断できるようにしたので、緊急事態への
対応がより確実になり、安全性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の制御装置の保護システムを示すブロッ
ク図。

【図２】大電力スイッチング素子を使用したインバータ
の回路図。

【図３】図２の動作説明図。

【図４】同上説明図。

【図５】図２の保護回路を示すブロック図。

【図６】図５の真理値の説明図。

【図７】同上説明図。

【図８】図５の動作を説明するためのタイミングチャー
ト。

【図９】本実施例の制御装置の冷却装置を示す説明図。

【図10】防塵・防水対策を施した保護システムの説明
図。

【図11】本実施例の緊急停止システムを示すブロック
図。

【符号の説明】

１遅延回路６〜８第１ブロック〜第３ブロック１１，１３，１５インバータ１２，１４，１６コンパレータ２２，３１格納容器４２ブレーキセンサ４５マイクロスイッチ４６緊急スイッチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電気自動車用制御装置の制御装置を各機能
別にブロック化し、通電開始時、各ブロックの安定動作
が保障されるようにブロック毎の通電順序を設定し、該
通電順序に従って、各ブロックへの通電を行う一方、通
電遮断時は、前記通電順序とは逆の順序で各ブロックの
通電を制御する電力供給手段を設けたことを特徴とする
電気自動車用制御装置。
【請求項２】前記各ブロックは通電順に制御装置の電源
部、制御部、駆動用電源部であることを特徴とする請求
項１に記載の電気自動車用制御装置。
【請求項３】駆動用電動機として所定相交流電動機が使
用され、該交流電動機の各相の端子を、夫々、直流電源
に直列接続された上流スイッチング素子及び下流側スイ
ッチング素子の接続点に接続し、各相の上流側、下流側
スイッチング素子を交互に導通させて前記電動機を駆動
制御する電気自動車用制御装置において、各相毎に、上流側及び下流側スイッチング素子の導通・
非導通を制御する導通制御信号が、同時に導通状態とな
った時に上流側・下流側スイッチング素子の少なくとも
一方のスイッチング素子の導通を禁止するフェールセー
フ手段を設けたことを特徴とする電気自動車用制御装
置。
【請求項４】前記フェールセーフ手段を、下流側スイッ
チング素子の導通制御信号に基づいて、下流側スイッチ
ング素子の導通時に上流側スイッチング素子の導通を禁
止し、下流側スイッチング素子の非導通時に上流側スイ
ッチング素子の導通を許可する構成としたことを特徴と
する請求項３に記載の電気自動車用制御装置。
【請求項５】走行時の走行風が当たる位置に配設される
一方、周囲温度を検出する温度センサと、該温度センサの信号に基づいて所定以上の高温時に、強
制的に冷却する冷却手段と、を備えたことを特徴とする
電気自動車制御装置。
【請求項６】空気を清浄化する清浄化手段と、該清浄化手段により清浄化された空気を取り入れる供給
口と、該空気を排出する排出口と、を備え、前記排出口の断面
積を供給口の断面積よりも小さく形成した収納容器に格
納したことを特徴とする電気自動車用制御装置。
【請求項７】足踏みブレーキのブレーキ操作量を検出す
るブレーキ操作量検出手段と、駐車ブレーキの作動を検出する駐車ブレーキ作動検出手
段と、前記ブレーキ操作量検出手段により検出されたブレーキ
操作量が予め設定された範囲を越えた時、又は駐車ブレ
ーキ作動検出手段により駐車ブレーキの作動が検出され
た時に、駆動用電動機に供給される電力を遮断する遮断
手段と、を設けたことを特徴とする電気自動車用制御装
置。