JPWO2012153417A1

JPWO2012153417A1 - 車両用衝突検知装置

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Publication number: JPWO2012153417A1
Application number: JP2013513865A
Authority: JP
Inventors: 良臣廣中
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-05-12
Filing date: 2011-05-12
Publication date: 2014-07-28
Anticipated expiration: 2031-05-12
Also published as: JP5590231B2; DE112011105237B4; WO2012153417A1; US9075096B2; CN103502059A; CN103502059B; DE112011105237T5; US20140077826A1

Abstract

任意の方向からの車両の衝突を検知する車両用衝突検知装置。平滑コンデンサ（５１０），（５２０）やインバータをケース（１０）に収容する。平滑コンデンサ（５１０），（５２０）の正極板、負極板に電極バスバ（１２），（１４）を接続し、平滑コンデンサ（５１０），（５２０）の周囲からケース（１０）の内面に向けて突出させ、その端部をケース（１０）の内面に対向させる。電極バスバ（１２），（１４）の短絡あるいは地絡を検出することで、衝突の発生を検知する。

Description

本発明は車両用衝突検知装置、特にインバータ等の電気機器を収容するケースを用いた車両用衝突検知装置に関する。

ハイブリッド自動車や電気自動車、燃料電池自動車等においては、高電圧電源からの電力によりインバータ等の電気機器を動作させて走行するため、衝突等により著しい衝撃を受け、その衝撃のレベルが電気機器の強度耐久性を超えた場合には当該機器が損傷し、電気系統の損傷の程度によっては高電圧の電力が漏電するおそれがある。このような事態を防止するためには、車両衝突を速やかに検出し、衝突時に電源からの電力供給を遮断するとともに、高圧系のコンデンサに蓄積された電荷を速やかに放電させる必要がある。

下記の特許文献１には、インバータを収容するケースの蓋の内面に、蓋が変形すると電気的に断線する導体フィルムを張り巡らせる構成が開示されている。ＥＣＵは、導体フィルムに流れる電流値Ｉを検出し、電流値Ｉが略ゼロであるか否かを判定する。そして、略ゼロである場合には、インバータが衝撃を受けたと判定し、走行用バッテリからの電力を遮断するようにシステムメインリレーをオフする。また、モータジェネレータを非作動状態として発電できないようにインバータを停止させる。

特開２００８−１５４３１５号公報

インバータ等の種電気機器を収容するケースの蓋の内面に導体フィルムを張り巡らせる構成は、衝突による蓋の変形を検知する方法として有効であるものの、変形検出の専用品としての導体フィルムを形成する工程が別途必要となる。このため、ケースの変形を検知することで衝撃を検知する場合には、工程の増加や専用品の部品点数増大を招くことなく検知できることが望ましい。

また、インバータケースの蓋内面が破損しないような衝突形態、例えばインバータケース上部のみが破損するような衝突形態では、衝突を検知できない場合もあり得る。もちろん、インバータケースの四方に導体フィルムを張り巡らせることも考えられるが、コストや製造工程が増大してしまう。

さらに、導線パターン配線及びインバータケースの破損状況によっては導体フィルムに流れる電流が略ゼロとならない場合も想定される。例えば、隣接する導体パターン同士が短絡する、あるいは導体パターンがインバータケースと接触して地絡する等であり、このような場合にも衝突を検知できない可能性がある。

本発明の目的は、部品点数を徒に増大させることなく、任意の方向からの衝撃による、インバータ等の電気機器を収容するケースの変形を確実に検知することで衝突を検知することができる装置を提供することにある。

本発明は、車両用衝突検知装置であって、コンデンサと、前記コンデンサを収容するケースと、前記コンデンサの極板に接続され、前記コンデンサの周囲から突出してケースの内面に対向する電極バスバと、前記電極バスバの電圧変化を検出することで衝突を検知する制御部とを備えることを特徴とする。

本発明では、コンデンサの極板（電極板）に電極バスバを接続し、その端部をケースの内面に対向させるように延在させる。衝突時の衝撃によりケースが変形すると、ケースの内面が電極バスバに接触し、電極バスバの電圧が通常時（ケースの内面に対向して接触していない状態）の電圧から変化する。そこで、このような電極バスバの電圧変化を検知することで、衝突の発生を検知する。電極バスバはコンデンサの周囲から突出形成されているので、任意の方向から衝突が発生しても電極バスバの電圧変化が生じて当該衝突が検知される。

本発明の１つの実施形態では、前記電極バスバは、前記コンデンサの正極板あるいは負極板の少なくともいずれかに接続される。すなわち、本発明では、第１に、電極バスバは、コンデンサの正極板及び負極板にそれぞれ接続される。正極板に接続される電極バスバは正電極バスバであり、負極板に接続される電極バスバは負電極バスバである。この場合、衝突による電圧変化の態様には、正電極バスバと負電極バスバの短絡による電圧変化、正電極バスバあるいは負電極バスバの少なくともいずれかの地絡による電圧変化があり、本発明ではこれらのいずれかを検知することで衝突が検知される。本発明では、第２に、電極バスバは、コンデンサの正極板あるいは負極板のいずれかに接続される。この場合、衝突による電圧変化の態様には、正電極バスバあるいは負電極バスバの地絡による電圧変化があり、本発明ではこれらのいずれかを検知することで衝突が検知される。

本発明の他の実施形態では、前記ケースに収容されるとともに前記コンデンサの周囲を囲む金属枠をさらに備え、前記電極バスバは、前記金属枠を挟んで前記ケースの内面に対向する。衝突時の衝撃によりケースが変形すると、これに伴いケース内面が金属枠に接触し、さらに金属枠が電極バスバに接触し、電極バスバの電圧が通常時の電圧から変化する。そこで、このような電極バスバの電圧変化を検知することで、衝突の発生を検知する。

本発明によれば、部品点数を徒に増大させることなく、任意の方向からの衝撃による、インバータ等の電気機器を収容するケースの変形を確実に検知することで衝突を検知できる。また、本発明によれば、精度良く、衝突か他の要因かを切り分けることができる。

実施形態の回路構成図である。実施形態のケースの平面図である。図２のＡ−Ａ断面図である。実施形態のコンデンサを上面から見た斜視図である。実施形態のコンデンサを下面から見た斜視図である。実施形態のコンデンサの平面図である。実施形態のコンデンサの正極板の平面図である。実施形態のコンデンサの負極板の平面図である。衝突検知装置の基本回路図である。衝突検知装置の詳細回路図である。実施形態の第１処理フローチャートである。実施形態の第２処理フローチャートである。他の実施形態のケースの平面図である。図１３のＢ−Ｂ断面図である。さらに他の実施形態におけるコンデンサの正極板及び負極板の構成図である。さらに他の実施形態におけるコンデンサの正極板及び負極板の構成図である。さらに他の実施形態におけるコンデンサの構成図である。図１７における金属枠と電極バスバとの位置関係を示す平面図である。図１７における金属枠と電極バスバとの位置関係を示す側面図である。さらに他の実施形態におけるケースと電極バスバとの位置関係を示す平面図である。図２０におけるケースと電極バスバとの位置関係を示す側面図である。さらに他の実施形態におけるケースと電極バスバとの位置関係を示す平面図である。図２２におけるケースと電極バスバとの位置関係を示す側面図である。

以下、図面に基づき本発明の実施形態について、ハイブリッド自動車を例にとり説明する。但し、本発明はハイブリッド自動車に限定されるものではなく、電気自動車や燃料電池自動車等、バッテリからの電力をインバータ等の電気機器で制御してモータを駆動し走行する任意の車両にも同様に適用できるものである。

１．システムの全体構成
まず、システムの全体構成について説明する。システムの全体構成は、特許文献１に記載されたシステム構成と基本的に同様である。図１に、このシステム構成を示す。

システムは、走行用バッテリ２２０と、昇圧コンバータ２４２と、インバータ２４０と、コンデンサ５１０，５２０と、システムメインリレーＳＭＲ５００，５０４，５０６と、制限抵抗５０２と、ＥＣＵ６００と、制御基板４００を含む。

インバータ２４０は、６つのＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）と、ＩＧＢＴのエミッタ側からコレクタ側に電流を流すように各ＩＧＢＴにそれぞれ並列に接続される６つのダイオードを含む。インバータ２４０は、ＥＣＵ６００の指令に基づく制御基板４００からの制御信号、より特定的には制御基板４００内のＭＧ−ＥＣＵ７００からの制御信号に基づいて、モータジェネレータ１４０をモータまたはジェネレータとして機能させる。インバータ２４０は、モータジェネレータ１４０をモータとして機能させる場合、各ＩＧＢＴのゲートをオン／オフして走行用バッテリ２２０から供給された直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータ１４０に供給する。インバータ２４０は、モータジェネレータ１４０をジェネレータとして機能させる場合、各ＩＧＢＴのゲートをオン／オフしてモータジェネレータ１４０が発電した交流電力を直流電力に変換して走行用バッテリ２２０を充電する。モータジェネレータ１４０は、モータジェネレータ１４０Ａとモータジェネレータ１４０Ｂから構成され、モータジェネレータ１４０Ａが駆動用である場合には上側のインバータ２４０が駆動用インバータとして機能し、モータジェネレータ１４０Ｂが発電用である場合には下側のインバータ２４０が発電用インバータとして機能する。

昇圧コンバータ２４２は、リアクトル３１１と、トランジスタ３１２，３１３と、ダイオード３１４，３１５を含む。リアクトル３１１の一端は走行用バッテリ２２０の電源ラインに接続され、他端はトランジスタ３１２とトランジスタ３１３との中間点に接続される。トランジスタ３１２，３１３は、インバータ２４０の正極側ラインと負極側ラインとの間に直列に接続される。トランジスタ３１２のコレクタは正極側ラインに接続され、トランジスタ３１３のエミッタは負極側ラインに接続される。また、トランジスタ３１２，３１３のコレクタ・エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側に電流を流すダイオード３１４，３１５が接続される。昇圧コンバータ２４２は、制御基板４００によりトランジスタ３１２，３１３がオン／オフされ、コンデンサ５１０から供給された直流電圧を昇圧してコンデンサ５２０に供給する。コンデンサ５２０は、昇圧コンバータ２４２から供給された直流電圧を平滑化し、平滑化された直流電力をインバータ２４０に供給する。コンデンサ５１０，５２０は、ともに平滑化コンデンサとして機能するので、以下では適宜、コンデンサ５１０，５２０を総称して平滑コンデンサと称する。また、昇圧コンバータ２４２で昇圧される前の正極側ラインを便宜上ＶＬライン、昇圧コンバータ２４２で昇圧された後の正極側ラインを便宜上ＶＨライン、負極側ラインをＶＮラインと称する。

ＥＣＵ６００は、イグニッションスイッチ、アクセルペダルの踏み込み量、ブレーキペダルの踏み込み量、ＶＨ，ＶＬラインの検出電圧等に基づいてインバータ２４０及びＳＭＲ５００，５０４，５０６を制御する。

昇圧コンバータ２４２、平滑コンデンサ（コンデンサ５１０，５２０）、インバータ２４０、および制御基板４００はパワーコントロールユニット（ＰＣＵ）としてケース内に収容され、ケースはエンジンルーム内や後方フロア下に収納される。インバータ２４０には走行用バッテリ２２０からの数百ボルト程度の高電圧を昇圧コンバータ２４２によりさらに昇圧した電力が供給される。

したがって、車両が衝突により著しい衝撃を受け、その衝撃のレベルがケースの強度耐久を超える場合には、ケースが損傷し、損傷の程度によってはインバータ２４０からの高電圧の電力が漏電するおそれがある。

そこで、本実施形態では、制御基板４００が衝突による衝撃を迅速に検知し、高圧系の動作を直ちに停止する処理を実行する。

具体的には、インバータ２４０にはＶＨラインとＶＮラインとの間にリレーと放電抵抗Ｒｄからなる急速放電回路が設けられており、制御基板４００は、急速放電回路のリレーをオンするように指令を出力することで平滑コンデンサに蓄積された電荷を放電する。

以下、衝突検知構造の詳細について説明する。

２．衝突検知構造の詳細
本実施形態の衝突検知構造は、インバータ２４０や平滑コンデンサ等の電気機器を収容するケースにおいて、平滑コンデンサの極板からバスバを突出させてケースに対向させ、衝突時の衝撃によるケースの変形によりバスバとケースとを接触させ、この接触によるバスパの電位変化を検出することで衝突の発生を検出するものである。平滑コンデンサは正極板及び負極板から構成されるが、バスバは正極板あるいは負極板の少なくともいずれかから突出させる。平常時には平滑コンデンサのバスバとケースとは絶縁されているためバスバの電位、すなわち平滑コンデンサの電位はある値をとるが、バスバがケースに接触すると、バスバの電位はケースの電位と等しくなり、ケースがアース電位に設定されている場合にはバスバの電位もアース電位に等しくなる。このようなバスバの電位変化により、バスバとケースとの接触、ひいては衝突の発生を検知する。

図２に、インバータ２４０や平滑コンデンサ５１０，５２０を収容するケース１０の平面図を示す。ケース１０にはその周囲にフランジ１１が形成されており、平滑コンデンサやインバータ２４０や平滑コンデンサ５１０，５２０を収容する他、ＭＧ−ＥＣＵ７００が搭載される制御基板４００を収容する。ケース１０は上部ケースと下部ケース、あるいは蓋と本体等、２つのケース要素からなり、これら２つのケース要素を互いにガスケットを介して接合して構成される。ケース１０は、ブラケットを介して車両のボデーアースに接続される。

ケース１０に収容される平滑コンデンサ５１０，５２０は、ケース１０の容積の多くの部分を占有する。平滑コンデンサ５１０，５２０はそれぞれ互いに対向する正極板と負極板及び両極板間を充填する誘電体から構成されるが、正極板からは正電極バスバ１２が突出形成され、かつ、負極板からは負電極バスバ１４が突出形成される。正電極バスバ１２及び負電極バスバ１４は、平滑コンデンサ５１０，５２０の全周囲から突出形成され、かつ、正電極バスバ１２に隣接して負電極バスバ１４が存在し、その負電極バスバ１４に隣接して別の正電極バスバ１２が配置されるように、正電極バスバ１２と負電極バスバ１４は平面視において交互に配置される。正電極バスバ１２及び負電極バスバ１４は、ともに平滑コンデンサ５１０，５２０から平滑コンデンサ５１０，５２０のコンデンサケース外に突出してケース１０に対向する。

図３に、図２におけるＡ−Ａ断面図を示す。平滑コンデンサ５１０，５２０の正極板及び負極板からそれぞれ正電極バスバ１２及び負電極バスバ１４が突出形成される。正電極バスバ１２及び負電極バスバ１４はともに平板形状であって複数の屈曲部を備える屈曲形状をなし、平滑コンデンサ５１０，５２０のコンデンサケース５３０の外側まで延在し、ケース１０のフランジ１１近傍まで延在する。正電極バスバ１２及び負電極バスバ１４の突出端部はフランジ１１の面に略平行となるように屈曲し、フランジ１１の面と面対向する。フランジ１１と正電極バスバ１２、負電極バスバ１４との隙間は、任意の間隔に設定され絶縁される。

通常状態では、ケース１０のフランジ１１と正電極バスバ１２、及びフランジ１１と負電極バスバ１４は互いに接触しておらず絶縁された状態にある。一方、車両衝突時には、衝突時の衝撃によりケース１０が変形し、これに伴いフランジ１１が変形してフランジ１１と正電極バスバ１２、あるいはフランジ１１と負電極バスバ１４が接触する。

以下、平滑コンデンサ５１０，５２０の構成についてより詳細に説明する。なお、平滑コンデンサ５１０，５２０は基本的に同一形状であるから、以下の説明では平滑コンデンサ５２０を例にとり説明する。

図４及び図５に、平滑コンデンサ５２０の上面から見た斜視図を示す。平滑コンデンサ５２０は、複数のコンデンサ素子からなり、複数のコンデンサ素子の共通の正極板５１２及び負極板５１４が、直交する３軸をｘ−ｙ−ｚとした場合にｘ−ｙ平面に平行に配置される。正極板５１２及び負極板５１４からはそれぞれ正電極端子及び負電極端子が延在するが、これらとは別に、正極板５１２から正電極バスバ１２が突出し、かつ、負極板５１４から負電極バスバ１４が突出する。

図６に、平滑コンデンサ５２０の平面図を模式的に示す。また、図７、図８に、それぞれ正極板５１２、負極板５１４のみを取り出した平面図を示す。図７に示すように、正極板５１２の全周囲に、複数の正電極バスバ１２が突出形成される。図において、正極板５１２の平面形状は略長方形をなし、長辺に３個の正電極バスバ１２が等間隔で突出形成され、短辺に２個の正電極バスバ１２が等間隔で突出形成される。同様に、図８に示すように、負極板５１４の全周囲に、複数の負電極バスバ１４が突出形成される。負極板５１４の平面形状は略長方形をなし、長辺に３個の正電極バスバ１４が略等間隔で突出形成され、短辺に２個の負電極バスバ１４が突出形成される。但し、平滑コンデンサ５２０として組み上がった状態において、図６に示すように正電極バスバ１２と負電極バスバ１４は交互に配置されるため、負電極バスバ１４の平面上の形成位置は、正電極バスバ１２の平面上の形成位置と異なる。例えば、負極板５１４の長辺に形成される３個の負電極バスバ１４に着目すると、その形成位置は、それぞれ正極板５１２の長辺に形成される３個の正電極バスバ１２の間に位置決めされる。負極板５１４の短辺に形成される２個の負電極バスバ１４についても同様である。

なお、図４、図５では、複数のコンデンサ素子がｘ−ｙ平面内に配列され、正極板５１２及び負極板５１４がｘ−ｙ平面に平行に配置されているコンデンサを示したが、もちろん平滑コンデンサ５２０としてはこれに限定されるわけではなく、正極板５１２及び負極板５１４がｘ−ｙ平面に垂直に配置されているコンデンサの場合も同様であり、この場合にも正極板５１２から複数の正電極バスバ１２を全周囲から突出形成させるとともに、負電極バスバ１４を全周囲から突出形成させる。

図９に、本実施形態における衝突検知装置の基本回路構成を示す。ケース１０、より特定的にはフランジ１１の近傍まで延在配置された正電極バスバ１２及び負電極バスバ１４には、電圧検出線６３０が接続される。電圧検出線６３０は、平滑コンデンサ５２０の端子電圧を検出する既存の電圧検出線をそのまま援用することができる。衝突検知手段としての正電極バスバ１２及び負電極バスバ１４をそれぞれ正極板５１２、負極板５１４に突出形成する利点の一つはこの点にある。

平滑コンデンサ５２０の端子電圧を検出する検出線としても機能する電圧検出線６３０は、電圧検出回路６５０に接続され、正電極バスバ１２及び負電極バスバ１４の電圧は電圧検出回路６５０に供給される。

電圧検出回路６５０は、正電極バスバ１２及び負電極バスバ１４の電圧を相対的に低圧の電圧に変換してＭＧ−ＥＣＵ７００に出力する。

ＭＧ−ＥＣＵ７００は、電圧検出回路６５０から供給された正電極バスバ１２及び負電極バスバ１４の電圧の変化に基づき、正電極バスバ１２あるいは負電極バスバ１４の少なくともいずれかがケース１０のフランジ１１に接触したか否か、すなわち車両が衝突したか否かを検知する。ＭＧ−ＥＣＵ７００は、車両の衝突を検知すると、図１に示したリレーと放電抵抗Ｒｄからなる放電回路をオンする指令を出力する。

図１０に、本実施形態における衝突検知装置の詳細な回路構成を示す。平滑コンデンサ５１０の正極板はＶＬラインに接続されており（図１参照）、これに対応して平滑コンデンサ５１０の正電極バスバを正電極バスバ１２Ｌと称する。また、平滑コンデンサ５２０の正極板はＶＨラインに接続されており（図１参照）、これに応じて平滑コンデンサ５２０の正電極バスバを正電極バスバ１２Ｈと称する。一方、平滑コンデンサ５１０，５２０の負極板はともに負極ラインＶＮに接続されており、これに応じて平滑コンデンサ５１０，５２０の負電極バスバをともに負電極バスバ１４と称する。

平滑コンデンサ５１０の正電極バスバ１２Ｌ、負電極バスバ１４、平滑コンデンサ５２０の正電極バスバ１２Ｈ、負電極バスバ１４の電圧は、それぞれ電圧検出線６３０により電圧検出回路６５０に供給される。

電圧検出回路６５０は、入力した電圧を相対的に低圧の電圧に変換する電圧変換回路であり、正電極バスバ１２Ｌの電圧及び正電極バスバ１２Ｈの電圧をそれぞれ低圧に変換する高圧／低圧変換回路を備える。高圧／低圧変換回路は、互いに直列接続された複数の分圧抵抗と差分増幅器から構成される。正電極バスバ１２Ｈに接続された電圧検出線６３０は、互いに直列に接続された分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４の一端に接続される。また、負電極バスバ１４に接続された電圧検出線６３０は、互いに直列に接続された分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４の他端に接続される。分圧抵抗Ｒ１とＲ２の接続節点は差動増幅器Ａ１の非反転入力端子（＋）に接続され、分圧抵抗Ｒ３とＲ４の接続節点は差動増幅器Ａ１の反転入力端子（−）に接続される。分圧抵抗Ｒ３とＲ４の接続節点はアース電位に設定される。差動増幅器Ａ１には制御電圧として例えば５Ｖが供給され、入力電圧を上限５Ｖの範囲に低圧変換してＶＨ情報として出力する。

同様に、正電極バスバ１２Ｌに接続された電圧検出線６３０は、互いに直列に接続された分圧抵抗Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８の一端に接続される。また、負電極バスバ１４に接続された電圧検出線６３０は、互いに直列に接続された分圧抵抗Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８の他端に接続される。分圧抵抗Ｒ５とＲ６の接続節点は差動増幅器Ａ２の非反転入力端子（＋）に接続され、分圧抵抗Ｒ７とＲ８の接続節点は差動増幅器Ａ２の反転入力端子（−）に接続される。分圧抵抗Ｒ６とＲ７の接続節点はアース電位に設定される。差動増幅器Ａ２には制御電圧として例えば５Ｖが供給され、入力電圧を上限５Ｖの範囲に低圧変換してＶＬ情報として出力する。電圧検出回路６５０からのＶＨ情報、ＶＬ情報は、ともに制御基板４００のＭＧ−ＥＣＵ７００に供給される。

ＭＧ−ＥＣＵ７００は、ＶＨ情報、ＶＬ情報に基づいて衝突の発生を検出する。すなわち、正常時にはＶＨ情報、ＶＬ情報ともに電圧がある範囲、例えば１Ｖ〜４Ｖの範囲にあるが、衝突により断線した場合にはＶＨ情報、ＶＬ情報ともに制御電圧の５Ｖに固定されるから、衝突が発生したと検知する。また、ＶＨ情報、ＶＬ情報がともに０Ｖの場合には、正電極バスバ１２Ｈ，１２Ｌと負電極バスバ１４が短絡したことを意味するから、衝突が発生したと検知する。

なお、正電極バスバ１２Ｈ，１２Ｌのいずれかのみがフランジ１１に接触して地絡した、あるいは負電極バスバ１４のみがフランジ１１に接触した地絡した場合には、０Ｖあるいは５Ｖのいずれでもなく、１Ｖ〜４Ｖの範囲内にあるから、地絡が生じたことを検知できない。

そこで、図１０の回路に加え、差動増幅回路Ａ１の２つの入力信号、及び差像増幅回路Ａ２の２つの入力信号をともにＭＧ−ＥＣＵ７００に供給する構成を付加する。これにより、ＭＧ−ＥＣＵ７００は、ＶＨ情報、ＶＬ情報に加え、正電極バスバ１２Ｈ，１２Ｌの電圧、及び負電極バスバ１４の電圧を直接認識することができるから、いずれかの地絡を検出することができる。すなわち、正電極バスバ１２Ｈの電圧が０Ｖで負電極バスバ１４の電圧が０Ｖでない場合、正電極バスバ１２Ｈがフランジ１１に接触して地絡したと検知できる。また、正電極バスバ１２Ｌの電圧が０Ｖで負電極バスバ１４の電圧が０Ｖでない場合、正電極バスバ１２Ｌがフランジ１１に接触して地絡したと検知できる。また、正電極バスバ１２Ｈ及び１２Ｌの電圧が０Ｖでなく、負電極バスバ１４の電圧が０Ｖの場合、負電極バスバ１４がフランジ１１に接触して地絡したと検知できる。なお、正電極バスバ１２Ｈと負電極バスバ１４の電圧がともに０Ｖである場合、両方がフランジ１１に接触した場合であるが、これは短絡として検知する。

次に、衝突による正極側と負極側の短絡を検知する場合と、衝突による正極側と負極側の短絡及び地絡のいずれも検知する場合に分けて、本実施形態の検知処理について説明する。

図１１に、衝突による正電極バスバ１２と負電極バスバ１４の短絡を検知する処理フローチャートを示す。

まず、ＭＧ−ＥＣＵ７００のＣＰＵは、ＶＨ情報及びＶＬ情報を取得するとともに、モータジェネレータ（ＭＧ）１４０の回転数（Ｒｄ）情報を取得する（Ｓ１０１）。

次に、ＣＰＵは、取得したＶＨ情報の前回値と今回値の差分の大きさ（絶対値）が閾電圧、例えば実電圧換算で１００Ｖを超えるか否かを判定する（Ｓ１０２）。また、同様に、取得したＶＬ情報の前回値と今回値の差分の大きさ（絶対値）が閾電圧を超えるか否かを判定する。正電極バスバ１２Ｈと負電極バスバ１４が短絡した場合には、ＶＨ情報の差分値は閾電圧を超えることになるからＹＥＳと判定される。また、正電極バスバ１２Ｌと負電極バスバ１４が短絡した場合にも、同様にＶＬ情報の差分値が閾電圧を超えることになるからＹＥＳと判定される。正電極バスバ１２Ｈ，１２Ｌと負電極バスバ１４が短絡していない場合には、前回値と今回値に大きな変化はないからＮＯと判定される。

Ｓ１０２にてＹＥＳと判定された場合、つまりＶＨ情報あるいはＶＬ情報の差分値が閾電圧を超える場合には、次に、ＣＰＵは回転数Ｒｄの差分値が閾値、例えば２００ｒｐｍを超えるか否かを判定する（Ｓ１０３）。この判定は、急制動が印加されたか否かを判定するための処理であり、急制動が印加された場合には回転数Ｒｄが急激に減少するため差分値は閾値を超えてＹＥＳと判定される。

そして、Ｓ１０３でＹＥＳ，すなわちＶＨ情報あるいはＶＬ情報の差分値が閾電圧を超え、かつ、急制動が印加された場合には、ＣＰＵは、衝突により急制動が印加されたものとみなし（Ｓ１０４）、衝突によりＰＮ短絡が発生したことを検知して（Ｓ１０５）、リレーと放電抵抗からなる急速放電回路をＯＮする指令を出力して平滑コンデンサ５１０，５２０を急速放電する（Ｓ１０６）。

一方、Ｓ１０３でＮＯ、すなわちＶＨ情報あるいはＶＬ情報の差分値が閾電圧を超えるものの、回転数に大きな変化がなく急制動が印加されていない場合には、ＣＰＵは、衝突以外で高圧ケーブル等が地絡漏電で電圧変動したものとみなし（Ｓ１０７）、衝突検知はせず、放電回路はＯＦＦのまま維持する（Ｓ１０８）。

なお、本実施形態において、ＶＨ情報の差分値、あるいはＶＬ情報の差分値が閾電圧を超える場合に衝突検知しているが、ＶＨ情報の差分値及びＶＬ情報の差分値がともに閾電圧を超える場合に衝突検知してもよい。

また、本実施形態において、ＶＨ情報の差分値、あるいはＶＬ情報の差分値が閾電圧を超える場合に衝突検知しているが、ＶＨ情報とＶＬ情報の差分値が略０である場合に衝突検知してもよい。

図１２に、衝突による正極側と負極側の短絡及び地絡のいずれも検知する処理フローチャートを示す。

まず、ＮＧ−ＥＣＵ７００のＣＰＵは、ＶＨ，ＶＬ情報、モータジェネレータ１４０の回転数（Ｒｄ）情報を取得する（Ｓ２０１）。

次に、ＶＨ情報あるいはＶＬ情報の前回値と今回値の差分値が閾電圧、例えば実電圧換算で１００Ｖを超えるか否かを判定する（Ｓ２０２）。

Ｓ２０２でＹＥＳ、すなわちＶＨ情報あるいはＶＬ情報の差分値が閾電圧を超える場合には、回転数が閾値、例えば２００ｒｐｍを超えるか否かを判定し（Ｓ２０３）、超える場合には衝突により急制動が印加されたものとみなし（Ｓ２０４）、衝突によりＰＮ短絡が歯発生したことを検知して（Ｓ２０５）、急速放電回路をＯＮして平滑コンデンサ５１０，５２０を急速放電する（Ｓ２０６）。Ｓ２０３−Ｓ２０６の処理は、図１１におけるＳ１０３−Ｓ１０６の処理と同一である。Ｓ２０３にてＮＯ、すなわち回転数が閾値を超えない場合の処理については後述する。

一方、Ｓ２０２でＮＯ、すなわちＶＨ情報あるいはＶＬ情報の差分値が閾電圧を超えない場合には、今回取得した値をメモリに保持し（Ｓ２０７）、ＶＨ情報、ＶＬ情報に加え、正電極バスバ１２Ｈ，１２Ｌの電圧及び負電極バスバ１４の電圧を取得し（Ｓ２０８，Ｓ２０９）、これらの差分値が閾値、例えば実電圧換算で５０Ｖを超えるか否かを判定する（Ｓ２１０）。

Ｓ２１０でＹＥＳ、すなわち正電極バスバ１２Ｈと負電極バスバ１４の電圧差、あるいは正電極バスバ１２Ｌと負電極バスバ１４の電圧が閾値を超える場合には、さらに回転数Ｒｄの差分値が閾値、例えば２００ｒｐｍを超えるか否かを判定する（Ｓ２１１）。そして、回転数の差分値が閾値を超える場合には、衝突により急制動が印加されたものとみなし（Ｓ２１２）、衝突してＰまたはＮの地絡が発生したと検知して（Ｓ２１３）、急速放電回路をＯＮする指令を出力して平滑コンデンサ５１０，５２０を放電する（Ｓ２０６）。

また、Ｓ２１１でＮＯ及びＳ２０３でＮＯと判定された場合には、衝突以外で高圧ケーブル等が地絡漏電して電圧変動が生じたものとみなし（Ｓ２１４）、急速放電回路はＯＦＦのまま維持する（Ｓ２１５）。

図１２においても、図１１の場合と同様に、ＶＨ情報とＶＬ情報の差分が略ゼロであることに基づいてＰＮ短絡を判定してもよい。

３．変形例
図１３及び図１４に、他の実施形態におけるケース１０の平面図を示す。図１４は、図１３におけるＢ−Ｂ断面図である。本実施形態では、平滑コンデンサ５１０，５２０を囲むようにその周囲に金属枠１３が配置される。図１４に示すように、正電極バスバ１２、負電極バスバ１４は平滑コンデンサ５１０，５２０の正極板、負極板から突出形成されてケース１０のフランジ１１近傍まで延在するが、フランジ１１と正電極バスバ１２、負電極バスバ１４の端部との間に金属枠１３が配置される。

このような構成において、衝突時の衝撃によりフランジ１１が変形すると、これに応じて金属枠１３も変形し、金属枠１３と正電極バスバ１２、負電極バスバ１４が接触して短絡あるいは地絡が生じる。したがって、短絡あるいは地絡を検知することで、衝突の発生を検知することができる。

また、図４−図８では、平滑コンデンサ５１０，５２０の正極板５１２，５１４の一例を示したが、これら以外の形状も可能である。

図１５、図１６に、平滑コンデンサ５２０の正極板５１２、負極板５１４の他の構成を示す。図１５では、ｘ−ｙ平面に略垂直に正極板５１２及び負極板５１４が配置され、正極板５１２の端部から正電極バスバ１２が突出形成される。正電極バスバ１２は、正極板５１２から負極板５１４に向けてｙ方向に延在し、さらに負極板５１４と同一平面に端部が存在するようにｚ方向に屈曲形成される。また、負極板５１４には等間隔で負電極バスバ１４がｚ方向に突出形成される。正電極バスバ１２は、負電極バスバ１４の間に配置される。また、図１６では、ｘ−ｙ平面に略平行に正極板５１２及び負極板５１４が配置され、正極板５１２の端部から正電極バスバ１２が突出形成される。正電極バスバ１２は、正極板５１２から負極板５１４に向けてｚ方向に延在する。また、負極板５１４には等間隔で負電極バスバ１４がｚ方向に突出形成される。正電極バスバ１２は、負電極バスバ１４の間に配置される。

また、平滑コンデンサ５１０，５２０を囲むように金属枠１３を配置する構成においても、図１７に示すように、金属枠１３の内面側に凹凸を形成し、この凹凸の凹部に正電極バスバ１２、負電極バスバ１４を挿入する構成としてもよい。

図１８及び図１９に、図１７の構成における衝突時の金属枠１３と正電極バスバ１２、負電極バスバ１４の関係を示す。図１８は平面図であり、図１９は側面図である。金属枠１３の内面には凹凸が形成され、隣接する凹部に正電極バスバ１２と負電極バスバ１４が交互に挿入される。通常状態では、ケース１０のフランジ１１と金属枠１３は離間しており、金属枠１３と正電極バスバ１２、及び金属枠１３と負電極バスバ１４も離間している。衝突が発生すると、衝突時の衝撃によりフランジ１１が変形・移動し、フランジ１１と金属枠１３が接触する。さらに、金属枠１３が変形・移動して正電極バスバ１２あるいは負電極バスバ１４と接触する。金属枠１３が正電極バスバ１２及び負電極バスバ１４に接触すると、ＰＮ短絡が生じる。また、金属枠１３が正電極バスバ１２、あるいは負電極バスバ１４に接触すると、ＰあるいはＮの地絡が生じる。

また、図２や図１３では、正電極バスバ１２と負電極バスバ１４をケース１０の内面に対して略平行な方向に配置し、ケース１０との離間距離を正電極バスバ１２と負電極バスバ１４で略同一としているが、図２０の平面図、図２１の側面図に示すように、ケース１０と負電極バスバ１４との間に正電極バスバ１２が配置される構成としてもよい。すなわち、正電極バスバ１２と負電極バスバ１４をケース１０の内面に対して略垂直な方向に配置してもよい。この場合、衝突が生じるとケース１０のフランジ１１が変形・移動して正電極バスバ１２と接触し、さらに正電極バスバ１２が負電極バスバ１４と接触する。図２２の平面図、図２３の側面図は、同様にケース１０と負電極バスバ１４との間に正電極バスバ１２が配置される構成であるが、正電極バスバ１２の負電極バスバ１４に対向する面に凸部が形成され、衝突時の衝撃により正電極バスバ１２と負電極バスバ１４が接触し易い構成である。

また、本実施形態では、平滑コンデンサ５１０，５２０の正極板５１２から正電極バスバ１２、負極板５１４から負電極バスバ１４を平滑コンデンサ５１２，５１４の周囲から突出形成しているが、正極板５１２から正電極バスバ１２のみを突出形成させ、正電極バスバ１２の地絡のみを検知することで衝突を検知してもよい。同様に、負極板５１４から負電極バスバ１４のみを突出形成させ、負電極バスバ１４の地絡のみを検知することで衝突を検知してもよい。

１２正電極バスバ、１４負電極バスバ、４００制御基板、５１０，５２０平滑コンデンサ、５１２正極板、５１４負電極版、６００ＥＣＵ、７００ＭＧ−ＥＣＵ。

Claims

車両用衝突検知装置であって、
コンデンサと、
前記コンデンサを収容するケースと、
前記コンデンサの極板に接続され、前記コンデンサの周囲から突出してケースの内面に対向する電極バスバと、
前記電極バスバの電圧変化を検出することで衝突を検知する制御部と、
を備えることを特徴とする車両用衝突検知装置。
請求項１記載の車両用衝突検知装置において、
前記電極バスバは、前記コンデンサの正極板あるいは負極板の少なくともいずれかに接続されることを特徴とする車両用衝突検知装置。
請求項１記載の車両用衝突検知装置において、さらに、
前記ケースに収容されるとともに前記コンデンサの周囲を囲む金属枠と、
を備え、前記電極バスバは、前記金属枠を挟んで前記ケースの内面に対向する
ことを特徴とする車両用衝突検知装置。
請求項１記載の車両用衝突検知装置において、
前記電極バスバは、前記ケースに形成されるフランジと同一面上において前記ケースの内面に対向する
ことを特徴とする車両用衝突検知装置。
請求項１記載の車両用衝突検知装置において、
前記コンデンサの端子電圧を前記制御部に供給する電圧検出線
を備え、前記電圧検出線が前記電極バスバの電圧を前記制御部に供給することを特徴とする車両用衝突検知装置。
請求項１記載の車両用衝突検知装置において、
前記電極バスバは、前記コンデンサの正極板及び負極板に接続され、
前記制御部は、前記正極板に接続される電極バスバと前記負極板に接続される電極バスバとの短絡による電圧変化を検出することで衝突を検知する
ことを特徴とする車両用衝突検知装置。
請求項１記載の車両用衝突検知装置において、
前記電極バスバは、前記コンデンサの正極板あるいは負極板のいずれかに接続され、
前記制御部は、前記正極板に接続される電極バスバあるいは前記負極板に接続される電極バスバの地絡による電圧変化を検出することで衝突を検知する
ことを特徴とする車両用衝突検知装置。
請求項１記載の車両用衝突検知装置において、
前記電極バスバは、前記コンデンサの正極板及び負極板に接続され、
前記正極板に接続される電極バスバ及び前記負極板に接続される電極バスバは、前記ケースの内面に対して互いに略平行な方向に配列することを特徴とする車両用衝突検知装置。
請求項１記載の車両用衝突検知装置において、
前記電極バスバは、前記コンデンサの正極板及び負極板に接続され、
前記正極板に接続される電極バスバ及び前記負極板に接続される電極バスバは、前記ケースの内面に対して互いに略垂直な方向に配列することを特徴とする車両用衝突検知装置。
請求項３記載の車両用衝突検知装置において、
前記電極バスバは、前記コンデンサの正極板及び負極板に接続され、
前記制御部は、前記正極板に接続される電極バスバ及び前記負極板に接続される電極バスバと前記金属枠との接触による電圧変化を検出することで衝突を検知する
ことを特徴とする車両用衝突検知装置。
請求項３記載の車両用衝突検知装置において、
前記電極バスバは、前記コンデンサの正極板あるいは負極板のいずれかに接続され、
前記制御部は、前記正極板に接続される電極バスバあるいは前記負極板に接続される電極バスバと前記金属枠との接触による電圧変化を検出することで衝突を検知する
ことを特徴とする車両用衝突検知装置。