JP4985189B2 - 電気自動車衝突安全装置 - Google Patents

Description

本発明は、電気自動車に設けられた衝突安全装置に関する。

従来から、高電圧の走行用電池を搭載した電気車両において、衝突時に高電圧リレーの励磁ラインを切断してリレー駆動電流を絶つことにより、リレーを開放するものが知られている（たとえば特許文献１）。
特開２００４−１５９４３９号公報

しかしながら、軽衝突時に高電圧システムが再起動可能な状態の場合には、高電圧リレーの励磁ラインを切断しているために、容易に再起動できなくなるという問題がある。

本発明による電気自動車衝突安全装置によれば、高電力用の電源部とは異なる別電源部から制御手段への短絡電流の流入を防ぐ第1保護手段と、第1保護手段とバス接続され、所定の電源ハーネスに電力を供給する第２保護手段とを備え、車両の衝突時において、電源ハーネスの短絡により第２保護手段を動作させるとともに、別電源部から制御手段に供給する電力を降下させることを特徴とする。

本発明によれば、車両衝突時において、電源から制御手段に供給される電圧が降下してリレーを開放するので、衝突後の再起動性を向上できる。

以下、図面を参照しながら本発明における一実施の形態による衝突安全装置について説明する。図１は、本発明による衝突安全装置を、バッテリで走行する電気自動車のシステムに適用した場合の概略構成図である。なお、図１においては、太実線は直流強電、太破線は交流強電、細破線は制御信号線を示す。

図１に示したシステムは、電源回路１０、モータ２、ＥＣＵ（電子制御ユニット）１０１、ＩＧＮ（イグニッション）スイッチ１１０、弱電電池１２０、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２１、ヒューズボックス１２２、および別体ヒューズボックス１２３を備える。別体ヒューズボックス１２３の内部では、ＥＣＵ用ヒューズ１２４とアクチュエータ用ヒューズ１２５とが特定のバスを介して共通に接続されている。アクチュエータ１２６は、アクチュエータ用電源ハーネス１２９により別体ヒューズボックス１２３内のアクチュエータ用ヒューズ１２５と接続されている。

電源回路１０は、高電圧バッテリ１、システムメインリレー１０２〜１０４、プリチャージ抵抗１０５、バッテリ１の端子間電圧を安定させる平滑コンデンサ１０６、インバータ１０７、平滑コンデンサ１０６の電圧を検出するシステム電圧モニタ１０８、および高電圧バッテリ１の電圧を検出するバッテリ電圧モニタ１０９を備える。

高電圧バッテリ１の直流電圧は、インバータ１０７により交流電圧に変換されてモータ２に供給される。モータ２は、車両の駆動トルクを発生するための駆動モータである。また、インバータ１０７はモータ２を回生制動させた際の発電電力（交流電圧）を直流電圧へと変換する機能も果たす。

システムメインリレー１０２〜１０４は、ＥＣＵ１０１からの制御信号に基づいてオン、オフする。車両走行時には、リレースイッチ１０３および１０４がオンに制御されている。システムメインリレー１０２にはプリチャージ抵抗１０５が直列に接続されており、それらはシステムメインリレー１０３に対して並列に接続されている。なお、システムメインリレー１０２とプリチャージ抵抗１０５は、システムメインリレー１０４に対して並列に接続してもよい。これらのシステムメインリレー１０２〜１０４およびプリチャージ抵抗１０５は、高電圧バッテリ１とインバータ１０７間を接続および遮断する安全器として機能する。

ＥＣＵ１０１は、システムメインリレー１０２〜１０４をオン、オフするとともに、モータシステムを制御する。ＥＣＵ１０１には、システムの起動、停止を指令するＳＴ信号１１１が入力される。運転者がＩＧＮスイッチ１１０をオン操作するとＳＴ信号１１１はオンとなり、ＩＧＮスイッチ１１０をオフ操作するとＳＴ信号１１１はオフとなる。また、ＥＣＵ１０１は、システム起動時にはプリチャージ抵抗１０５を介して平滑コンデンサ１０６を予備充電する予備充電制御を行ない、システム停止時には平滑コンデンサ１０６の放電制御を行なう。

ＥＣＵ１０１は、予備充電制御に際して、バッテリ電圧モニタ１０９により検出された電圧値Ｖｂとシステム電圧モニタ１０８により検出された電圧値Ｖｃとの差分が所定値を越えた場合、プリチャージ抵抗１０５を用いて平滑コンデンサ１０６を充電させる。その結果、システムメインリレー１０３、１０４が突入電流により溶着することを防いでいる。

高電圧バッテリ１とは別個に設けられた弱電電池１２０は、回路保護装置であるヒューズボックス１２２および別体ヒューズボックス１２３を介してＥＣＵ１０１へ電力を供給する。ヒューズボックス１２２にはＤＣ／ＤＣコンバータ１２１を接続してある。

別体ヒューズボックス１２３には、上述したようにＥＣＵ用ヒューズ１２４とアクチュエータ用ヒューズ１２５とが共通のバスに接続されている。ＥＣＵ用ヒューズ１２４はＥＣＵ１０１と接続され、弱電電池１２０からＥＣＵ１０１への短絡電流の流入を防ぐ。アクチュエータ用ヒューズ１２５は、アクチュエータ用電源ハーネス１２９によりアクチュエータ１２６と接続されている。アクチュエータ用電源ハーネス１２９は、導体部がシースなどで被覆された導電ケーブルである。

図２は本実施の形態における車両のシステムレイアウトを示す平面図である。図２に示すように、別体ヒューズボックス１２３に接続されたアクチュエータ用電源ハーネス１２９は、車両の左側面から車両前面を通って、車両右側面に設けられたアクチュエータ１２６と接続している。車両の前面においては、アクチュエータ用電源ハーネス１２９は、ラジエータファンシュラウド１２７とエンジン１２８との間に設けられた空間を通るように配線される。

走行中の車両が衝突し車両の前部が変形すると、ラジエータファンシュラウド１２７とエンジン１２８とがアクチュエータ用電源ハーネス１２９にかみ込む。このとき、アクチュエータ用電源ハーネス１２９の被覆が剥がれ、内部の導体部とラジエータファンシュラウド１２７もしくはエンジン１２８とが接触することによりアクチュエータ用電源ハーネス１２９が短絡する。その結果、短絡電流が定格値を超えるとアクチュエータ用ヒューズ１２５が溶断する。

アクチュエータ用ヒューズ１２５の溶断時にはアクチュエータ用ヒューズ１２５に大電流が流入すると同時に、バスの電圧が降下する。その結果として、アクチュエータ用ヒューズ１２５と共通のバスに接続されているＥＣＵ用ヒューズ１２４に流入する電流値が減少して、ＥＣＵ１０１の制御電圧が低下する。ＥＣＵ１０１の制御電圧が低下して所定の電圧値を下回ると、ＥＣＵ１０１はシステムメインリレー１０３、１０４をオフして、高電圧バッテリ１とインバータ１０７の接続を遮断する。

上述したようにして車両が衝突した後、運転者によりＩＧＮスイッチ１１０がオン操作され、システムの再起動が指示された場合であっても、アクチュエータ用ヒューズ１２５が溶断しているので、弱電電池１２０からの電力がＥＣＵ１０１に供給される。その結果、再起動時にもシステムをオンすることができる。

以上で説明した実施の形態によれば、以下の作用効果が得られる。
（１）ＥＣＵ１０１と接続されたＥＣＵ用ヒューズ１２４と、アクチュエータ用電源ハーネス１２９が接続されたアクチュエータ用ヒューズ１２５とをバスに共通に接続し、車両衝突時にはアクチュエータ用電源ハーネス１２９が短絡して、ＥＣＵ１０１の制御電圧を降下させるようにした。したがって、制御電圧が所定電圧値を下回ると、ＥＣＵ１０１はシステムメインリレー１０３、１０４をオフして、高電圧バッテリ１とインバータ１０７の接続を遮断するので、衝突のたびにシステムの起動不能状態に陥ることがなくなり、再起動性が向上する。

また、従来の電動車両においては衝突ＥＣＵ（エアバッグ用）が衝突を検知して、衝突情報をＥＣＵに告知して高電圧を遮断する。図３（ａ）のタイミングチャートに示すように、衝突発生（時刻ｔ１）から衝突判断（時刻ｔ３）して、時刻ｔ４の時点で高電圧を遮断する。特に高電圧部位を損傷している場合には、その高電圧部位に含まれている高電圧部品が損傷してしまうおそれがある。これに対して、本実施の形態において上述のような構成としたので、図３（ｂ）のタイミングチャートに示すように、衝突発生（時刻ｔ１）後の時刻ｔ２の時点で高電圧を遮断できる。したがって、衝突から高電圧遮断までの時間が短縮され、衝突から遮断までに時間がかかることに起因する高電圧部品の損傷を防止できる。

（２）ＥＣＵ用ヒューズ１２４とアクチュエータ用ヒューズ１２５とを別体ヒューズボックス１２３に格納し、ヒューズボックス１２２を弱電電池１２０およびＤＣ／ＤＣコンバータ１２１に接続するようにした。したがって、別体ヒューズボックス１２３が弱電電池１２０およびＤＣ／ＤＣコンバータ１２１と直接接続していないので、車両衝突時、すなわちアクチュエータ用ヒューズ１２５の溶断時におけるＥＣＵ１０１の電圧降下特性が向上し、高電圧部品の損傷を防止できる。

（３）アクチュエータ用電源ハーネス１２９の配線経路を、ラジエータファンシュラウド１２７とエンジン１２８との間とした。その結果、車両衝突時において、アクチュエータ用電源ハーネス１２９が短絡される可能性を高く確保できるので、衝突時の高電圧バッテリ１とインバータ１０７の接続を確実に遮断して、システムの再起動性を維持できる。

以上で説明した実施の形態を、以下のように変形できる。
アクチュエータ用電源ハーネス１２９の配線経路はラジエータファンシュラウド１２７とエンジン１２８との間に限定されない。車両衝突時においてアクチュエータ用電源ハーネス１２９が短絡される可能性を高く確保できる経路であれば、たとえばラジエータファンシュラウド１２７とトランスミッションとの間にアクチュエータ用電源ハーネス１２９を配線してもよい。

特許請求の範囲の構成要素と実施の形態の構成要素との対応は次の通りである。すなわち、ＥＣＵ１０１が制御手段を、ＥＣＵ用ヒューズ１２４が第１保護手段を、アクチュエータ用ヒューズ１２５が第２保護手段を、別体ヒューズボックス１２３が第１保護手段格納部を、ヒューズボックス１２２が第２保護手段格納部をそれぞれ構成する。なお、以上の説明はあくまで一例であり、発明を解釈する上で、上記の実施の形態の構成要素と本発明との対応関係に何ら限定されるものではない。

本発明の実施の形態におけるシステムの構成を説明する図である。 本発明の実施の形態におけるシステムのレイアウトを説明する図である。 車両衝突時から高電圧遮断までを説明するタイムチャートであり、（ａ）は本発明の実施の形態におけるタイムチャートを示し、（ｂ）は従来の車両におけるタイムチャートを示す。

符号の説明

１・・・高電圧バッテリ、１０１・・・ＥＣＵ、１２０・・・弱電電池、
１２２・・・ヒューズボックス、１２３・・・別体ヒューズボックス、
１２４・・・ＥＣＵ用ヒューズ、１２５・・・アクチュエータ用ヒューズ、
１２９・・・アクチュエータ用電源ハーネス

Claims (3)

1. 高電力用の電源部に設けられたリレーの駆動を制御し、制御電圧が所定の電圧値より低下すると前記リレーをオフにする制御手段と、
   前記高電力用の電源部とは別個に設けた別電源部から前記制御手段への短絡電流の流入を防ぐ第１保護手段と、
   前記第１保護手段とバス接続され、所定の電源ハーネスに電力を供給する第２保護手段とを備え、
   車両の衝突時における、前記電源ハーネスの短絡により、前記第２保護手段に大電流が流入し、かつ、前記第１保護手段の電流が減少することで、前記制御電圧が前記所定の電圧値より低下する
   ことを特徴とする電気自動車衝突安全装置。
2. 請求項１に記載の電気自動車衝突安全装置において、
   第１保護手段格納部と、該第１保護手段格納部とは異なる第２保護手段格納部を備え、
   前記第１保護手段および前記第２保護手段は前記第１保護手段格納部に格納し、前記第２保護手段格納部は前記別電源部と接続することを特徴とする電気自動車衝突安全装置。
3. 請求項１または２に記載の電気自動車衝突安全装置において、
   前記電源ハーネスの配線経路は、ラジエータシュラウドとエンジンとの間、およびラジエータシュラウドとトランスミッションとの間のいずれかとすることを特徴とする電気自動車衝突安全装置。

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