(57)【要約】  インバータ等の電気機器を収容するケース（１０）のガスケット（１２）内に金属板（１４）を埋設する。金属板（１４）はケース（１０）内の制御基板（４００）に接続され、金属板（１４）の電圧を検出する。金属板（１４）には基準電圧が印加され、ケース（１０）は接地される。衝突により金属板（１４）がケース（１０）に接触あるいは断線すると金属板（１４）の電圧が変化し、制御基板（４００）は電圧変化により衝突を検出する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用衝突検知装置であって、
電気機器を収容するケースを備え、
前記ケースは、
ケース周囲に設けられたガスケットと、
前記ガスケット内に設けられ、前記ケースから電気的に絶縁された導体と、
前記導体の導電状態を検出することで衝突を検出する検出手段と、
を有することを特徴とする車両用衝突検知装置。
【請求項２】
請求項１記載の車両用衝突検知装置において、
前記ガスケットは、前記ケースのフランジに配置される
ことを特徴とする車両用衝突検知装置。
【請求項３】
請求項１記載の車両用衝突検知装置において、
前記検出手段は、前記ケース内に収容される
ことを特徴とする衝突用衝突検知装置。
【請求項４】
請求項１記載の車両用衝突検知装置において、
前記導体に基準電圧を印加する基準電圧源を有し、
前記ケースは接地され、
前記検出手段は、前記導体の電圧が接地電圧あるいは前記基準電圧である場合に衝突を検出する
ことを特徴とする車両用衝突検知装置。
【請求項５】
請求項１記載の車両用衝突検知装置において、
前記ケースは、グロメットを有し、
前記導体は、前記ケースの前記グロメットの存在部位ではそれ以外に比べて相対的に剛性が高い
ことを特徴とする車両用衝突検知装置。
【請求項６】
請求項１記載の車両用衝突検知装置において、
前記導体は、金属板である
ことを特徴とする車両用衝突検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。【０００３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１５４３１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
インバータ等の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。同時に、衝撃は任意の方向から生じ得ることから、任意の方向へのケースの変形を検知して高圧系の動作を停止させることも必要となる。【０００６】
なお、エアバッグ作動用センサを用いて高圧系の動作を停止させることで部品点数の増大を抑制することも考えられるが、エアバッグ作動用センサと電気機器を収容するケースが衝撃方向に対して同一直線上に配置する必要がある等の制約が生じる。【０００７】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、車両用衝突検知装置であって、電気機器を収容するケースを備え、前記ケースは、ケース周囲に設けられたガスケットと、前記ガスケット内に設けられ、前記ケースから電気的に絶縁された導体と、前記導体の導電状態を検出することで衝突を検出する検出手段とを有することを特徴とする。【０００９】
本発明の１つの実施形態では、前記ガスケットは、前記ケースのフランジに配置される。【００１０】
また、本発明の他の実施形態では、前記検出手段は、前記ケース内に収容される。【００１１】
また、本発明の他の実施形態では、前記導体に基準電圧を印加する基準電圧源を有し、前記ケースは接地され、前記検出手段は前記導体の電圧が接地電圧あるいは前記基準電圧である場合に衝突を検出する。【００１２】
また、本発明の他の実施形態では、前記ケースはグロメットを有し、前記導体は、前記ケースの前記グロメットの存在部位ではそれ以外に比べて相対的に剛性が高くなるように設定される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、任意の方向からの衝突を検知することができる。また、本発明によれば、ケースのガスケット内に導体を設けるので部品点数の増大を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態における全体システム構成図である。
【図２】実施形態におけるケースの平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図２のＢ方向から見た一部拡大図である。
【図５】実施形態における衝突検知装置の回路構成図である。
【図６】実施形態における金属板の平面図である。
【図７】実施形態における金属板の他の平面図である。
【図８】実施形態の処理フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
以下、衝突検知構造の詳細について説明する。
【００２６】
２．衝突検知構造の詳細
本実施形態の衝突検知構造は、インバータ等の電気機器を収容するケースの周囲に導体を配置し、衝突時の衝撃によるケースの変形や破損に伴って生じる導体の変形や断線を検出することで衝突の発生を検出するものである。導体は、ケースの突出部であるフランジに設けられ、かつ、フランジのガスケット内に設けられる。すなわち、ケースは例えば蓋と本体等、２つのケース要素から構成され、ガスケットを用いてこれらを接合することで防水性を確保する。そして、このガスケット内に導体を埋設する。導体は、通常状態（非衝突状態）ではある一定の導体状態にあり、衝突に伴って導体が変形あるいは断線すると通常時と異なる導電状態に変化する。この導体状態の変化を検出することで、導体の変形あるいは断線、ひいては衝突の発生を検出する。
【００２７】
導体の導電状態は、具体的には電流や電圧、抵抗値等であり、例えば電圧を例にとると、通常時には導体の一定の電圧に維持され、導体の変形や断線時にはこれとは別の電圧に変化する。導体はガスケット内に埋設されており、ガスケットをゴム等の絶縁部材で構成すると、導体は必然的にケースから絶縁された状態となる。導体は、例えば金属板で構成することができる。
【００２８】
以下、より具体的に衝突検知構造について説明する。
【００２９】
図２に、平滑コンデンサやインバータ２４０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１２を介して接合して構成される。ガスケット１２はフランジ１１に設けられる。ガスケット１２内には導体としての金属板１４が設けられ、金属板１４はケース１０の周囲を囲むように配置される。金属板１４はゴム等のガスケット１２内に設けられるため、金属板１４とケース１０はガスケット１２により電気的に絶縁される。金属板１４の両端部は、リード部やワイヤハーネス等により制御基板４００に電気的に接続される。
【００３０】
ケース１０は、ブラケットを介してボディアースに接続される。また、ケース１０の一部には、外部制御線や冷却配管用のグロメット１６が設けられる。
【００３１】
図３に、図２におけるＡ−Ａ断面図を示す。ケース１０のフランジ１１にガスケット１２が設けられてケース１０をシールするとともに、このガスケット１２内に金属板１４が埋設される。金属板１４とケース１０との間がガスケット１２により絶縁される。金属板１４の端部は、リード部１８により制御基板４００に接続され、金属板１４の導電状態、具体的には金属板１４の電圧が制御基板４００のＭＧ−ＥＣＵ７００に供給される。マイクロプロセッサを含むＭＧ−ＥＣＵ７００は、金属板１４の電圧を検出し、所定のしきい値と大小比較することで、衝突の有無を検知する。すなわち、衝突による衝撃でケース１０のフランジ１１が変形し、フランジ１１の変形により金属板１４も変形してケース１０への接触や断線が生じる。制御基板４００は、このような衝突による衝撃で生じた金属板１４の電圧変化を検出することで、衝突の有無を検出する。
【００３２】
図４に、図２におけるＢ方向から見たグロメット１６の配置図を示す。グロメット１６は、外部制御線や冷却配管をケース１０の内部に供給するためのドーナツ状のゴム製部品であり、ゴム製のガスケット１２とゴム製のグロメット１６を当接させるとゴムとゴムの接触となるためシールに必要な面圧が維持できないおそれがある。ところが、本実施形態では、ガスケット１２内に金属板１４が埋設されているため、ガスケット１２の剛性を増大させることができ、ガスケット１２とグロメット１６とを当接させたとしてもシールに必要な面圧を確保することが容易となる。すなわち、本実施形態における金属板１４は、全方向から衝突を検知するためのセンサとして機能するとともに、ガスケット１２の剛性を向上させ、シール性能を確保する機能も有している。
【００３３】
図５に、本実施形態における衝突検知装置の回路図を示す。ケース１０のフランジ１１に周回配置された金属板１４の一端は基準電源４２０に分圧抵抗Ｒを介して接続され、金属板１４の他端は分圧抵抗Ｒを介してボディアースに接続される。分圧抵抗Ｒと金属板１４との接続節点に制御基板４００が接続され、この接続節点の電圧が制御基板４００に供給される。
【００３４】
基準電源４２０の電圧（基準電圧）を例えば５Ｖとすると、通常時には基準電圧の中間電位（２．５Ｖ）が制御基板４００に供給される。一方、衝突が生じると、衝突の衝撃によりフランジ１１が変形し、これに伴って金属板１４が断線すると、通常時の電圧と異なる５Ｖが制御基板４００に供給される。したがって、制御基板４００は、検出した電位の変化により衝突の発生を検出し、急速放電回路のリレーをオンする指令を出力する。
【００３５】
一方、衝突が生じても、衝撃の程度によっては金属板１４の断線に至らず、ガスケット１２が破損するだけに留まる場合もあり得る。この場合においても、ガスケット１２が破損することにより金属板１４がケース１０に接続し、絶縁状態が破壊されることで通常時の電圧と異なるボディアース電圧（０Ｖ）が制御基板４００に供給されることとなるため制御基板４００は同様に衝突の発生を検出することができる。
【００３６】
すなわち、本実施形態では、衝突による衝撃の程度が異なり、金属板１４が断線する場合はもとより、たとえ断線に至らない場合においても、衝突の発生を確実に検出することが可能であり、衝突検知の信頼性を向上させることができる。
【００３７】
なお、金属板１４は、平板状とする他、所定値以上の衝撃が印加された場合に断線し易い構成とすることも好適である。
【００３８】
図６及び図７に、金属板１４の一例を示す。図６では、金属板１４は一定周期で幅が狭くなる部位１４ａと、幅が一定の部位１４ｂから構成される。部位１４ａは幅が狭いくびれを周期的に有するので、衝撃が印加された場合に断線し易い。幅が一定の部位１４ｂは、例えばグロメット１６が設けられる位置に配置することでガスケット１２の剛性を高め一定の面圧を確保できる。
【００３９】
また、図７では、金属板１４は一定の径の孔を有する部位１４ｃと、孔を有しない部位１４ｄから構成される。部位１４ｃは孔の部位で強度が低下しているため、衝撃が印加された場合に断線し易い。孔を有しない部位１４ｄは、例えばグロメット１６が設けられる位置に配置することでガスケット１２の剛性を高め一定の面圧を確保できる。
【００４０】
図８に、本実施形態における衝突検知処理のフローチャートを示す。まず、制御基板４００内のＭＧ−ＥＣＵ７００（図ではＣＰＵと簡略化して示す）が、金属板１４の電圧を取得する（Ｓ１０１）。そして、取得した電圧値が所定の中間値、例えば上記のように２．５Ｖであるか否かを判定する（Ｓ１０２）。取得した電圧値が２．５Ｖである場合には、衝突が発生していないとして、再びＳ１０１の処理を実行する。
【００４１】
一方、取得した電圧値が２．５Ｖでない場合には、次に、取得した電圧値が０Ｖであるか５Ｖであるかを判定する。そして、取得した電圧値が０Ｖである場合には、衝突によりガスケット１２内の金属板１４がケース１０に接触した（地絡）とみなし、衝突が発生したことを検出する。また、取得した電圧値が５Ｖである場合には、衝突によりガスケット１２内の金属板１４が断線したとみなし、同様に衝突が発生したことを検出する（Ｓ１０３）。
【００４２】
衝突発生を検出すると、制御基板４００内のＭＧ−ＥＣＵ７００は、急速放電回路のリレー（高電圧遮断リレー）をオンすべく、指令を出力する（Ｓ１０４）。
【００４３】
以上のように、本実施形態では、ケース１０のフランジ１１に金属板１４を周回配置しているので、任意の方向からの衝突を検出することができる。また、衝突時にはケース１０のフランジ１１が最初に衝撃を受けることになるので、このフランジ１１に金属板１４を設けることで、確実かつ迅速に衝突を検出することができる。
【００４４】
また、本実施形態では、ガスケット１２内に金属板１４を埋設しており、衝突検出用のセンサとして機能する金属板１４をガスケット１２と一体化することができるため、部品点数を徒に増大させないだけでなく、体積増大も容積できる。
【００４５】
また、任意の方向からの衝突を検出するために複数のセンサを配置する場合には、各センサと制御基板４００とを接続するためのワイヤが必要となるためワイヤハーネスが増大、複雑化することになるが、本実施形態では単一の金属板１４を制御基板４００に接続するだけでよいので、構成が簡易化される。
【００４６】
さらに、ガスケット１２内に金属板１４を埋設する構成であるため、ゴム製のガスケット１２の剛性を増大させ、グロメット１６との当接部位における面圧を確保し、シール性を維持することができる。
【００４７】
３．変形例
ケース１０は上記のように車両のエンジンルームあるいは後方フロア下に搭載されるが、フランジ１１は水平面内に位置するように配置してもよく、あるいは鉛直面内に位置するように配置してもよい。例えばケース１０をエンジンルーム内に搭載する場合、ケース１０をラジエータサポートの近傍に配置し、衝突による衝撃によりラジエータサポートが変位してケース１０のフランジ１１に接触する構成とする。
【００４８】
また、本実施形態では、導体として金属板１４を用いたが、これに限定されるものではなく、任意の導電材料を用いることができる。
【００４９】
また、本実施形態では、金属板１４の電圧を検出することで衝突の発生を検出しているが、電圧に代えて電流、あるいは抵抗値を用いてもよい。要するに、衝突によるガスケット１２内の導体の導電状態変化を用いて衝突を検出すればよい。
【００５０】
さらに、本実施形態では、ケース１０の全周を囲むように金属板１４をガスケット１２内に設けているが、ケース１０の半周、あるいはケース１０の一部を囲むようにガスケット１２内に設けてもよい。もちろん、任意の方向からの衝突を検出するためには金属板１４をケース１０の全周に配置することが望ましいが、例えば前方及び側方からの衝突を検出する場合には、ケース１０の対応する部分のみに金属板１４を配置してもよい。すなわち、本実施形態において、ケース１０のガスケット１２が存在する全ての部分に金属板１４を配置する必要は必ずしもなく、ガスケット１２内に部分的に金属板１４を設けてもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１０  ケース、１２  ガスケット、１４  金属板、１６  グロメット、２０  走行用バッテリ、１４０  モータジェネレータ、２４０  インバータ、２４２  昇圧コンバータ、４００  制御基板、５１０，５２０  コンデンサ（平滑コンデンサ）、６００  ＥＣＵ、７００  ＭＧ−ＥＣＵ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2012143987.tif 000009
【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年9月27日(2011.9.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用衝突検知装置であって、
電気機器を収容するケースを備え、
前記ケースは、
ケース周囲に設けられたガスケットと、
前記ガスケット内に設けられ、前記ケースから電気的に絶縁された導体と、
前記導体の導電状態を検出することで衝突を検出する検出手段と、
を有し、
前記導体に基準電圧を印加する基準電圧源を有し、
前記ケースは接地され、
前記検出手段は、前記導体の電圧が接地電圧あるいは前記基準電圧である場合に衝突を検出する
ことを特徴とする車両用衝突検知装置。
【請求項２】
請求項１記載の車両用衝突検知装置において、
前記ガスケットは、前記ケースのフランジに配置される
ことを特徴とする車両用衝突検知装置。
【請求項３】
請求項１記載の車両用衝突検知装置において、
前記検出手段は、前記ケース内に収容される
ことを特徴とする衝突用衝突検知装置。
【請求項４】
（削除）
【請求項５】
請求項１記載の車両用衝突検知装置において、
前記ケースは、グロメットを有し、
前記導体は、前記ケースの前記グロメットの存在部位ではそれ以外に比べて相対的に剛性が高い
ことを特徴とする車両用衝突検知装置。
【請求項６】
請求項１記載の車両用衝突検知装置において、
前記導体は、金属板である
ことを特徴とする車両用衝突検知装置。
【国際調査報告】
2012143987.tif 000011
2012143987.tif 000012
2012143987.tif 000013
2012143987.tif 000014