(57)【要約】【課題】車両中のＨＶコンポーネントのための高電圧（ＨＶ）安全ロックを提供する。【解決手段】本発明は、ＨＶプラグ（１２）を有する車両内のＨＶコンポーネントのための高電圧（ＨＶ）安全ロックに関し、安全ブリッジ（８）は、ＨＶプラグ（１２）内に配置され、車両内の内部ＢＵＳシステムを介して中央車両制御へと接続されるか又はＨＶコンポーネントとして分散制御及び調節ユニットを介して単純な切換信号へと接続され、これにより、ＬＶ電源（４）は、ＨＶシステムからの電気絶縁と共に設計される点において特徴付けられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＨＶプラグ（１２）を備えた車両のＨＶコンポーネント用の高電圧（ＨＶ）安全ロックであって、
安全ブリッジ（８）が、前記ＨＶプラグ（１２）内に配置され、前記車両内の内部ＢＵＳシステムを介して中央車両制御システムに接続され、又は、ＨＶコンポーネントとして分散制御及び調節ユニットを介して単純な切換信号に接続され、前記ＬＶ電源（４）は、前記ＨＶシステムからの電気絶縁を備えていることを特徴とする安全ロック。
【請求項２】
前記車両のＨＶコンポーネントは、電気冷媒圧縮機のインバータ（１）である請求項１に記載の安全ロック。
【請求項３】
前記電気絶縁（５）は、オプトカプラとして設計されるか、誘導絶縁体又は容量絶縁体として設計される請求項１又は２に記載の安全ロック。
【請求項４】
前記中央車両制御システムへと送られる情報は、ＬＩＮシステム又はＣＡＮＢＵＳシステムを介して設計される請求項１乃至３の何れか１項に記載の安全ロック。
【請求項５】
前記中央車両制御システムへと転送される情報は、スイッチングトランジスタ又はスイッチングリレーを介して設計される請求項１乃至３の何れか１項に記載の安全ロック。
【請求項６】
前記安全ブリッジ（８）を介して電流経路が中断した場合、前記プルダウン抵抗は、前記マイクロプロセッサ入力を「低」へ導く請求項１乃至５の何れか１項に記載の安全ロック。
【請求項７】
前記安全ブリッジ（８）を介して電流経路が中断した場合、前記プルアップ抵抗は、前記マイクロプロセッサ入力を「高」に設定する請求項１乃至５の何れか１項に記載の安全ロック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両内のＨＶコンポーネント（詳細には、電気駆動される冷媒圧縮機）用の局所的高電圧（ＨＶ）安全ロックに関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明による安全ロックの特別な特徴としては、ＨＶコンポーネントの障害又は不具合についてのフィードバックメッセージが車両システムへと送られることである。
【０００３】
本発明は、特にインバータの電気冷媒圧縮機との動作に適している。
【０００４】
以下に用いられるように、ＨＶは高電圧の略語であり、ＬＶは低電圧の略語である。
【０００５】
車両中のＨＶコンポーネントの動作において、プラグ又は接続部が緩んだ場合、或いは、電圧搬送部に人間が接触した場合、危険な動作状態が発生する場合がある。また、ＨＶ接続が突然中断した場合、電気アーク（例えば、高電流が突然中断した場合に発生し得るもの）の発生に起因して、コンポーネント及び／又は車両システムにおける損傷に繋がる場合がある。さらに、ＨＶ電源が失われた場合、ＨＶコンポーネントの不具合に繋がり、その場合、診断目的のための返信メッセージを車両システムが受信することができなくなる。
【０００６】
従来技術によれば、このような電気安全ロックは、例えば、各コンポーネント／各デバイスのＨＶ部分の低電圧（ＬＶ）信号をループすることによって実行され、これらのループ全ては、ロック信号のための直列接続（ＡＮＤ結合）を形成する（インターロック信号としても知られる）。その後、ＨＶプラグのプラグが抜かれた場合、又はＨＶプラグが接触問題を起こした場合、ループ全体が例えばオープンアンドアクティブシステムとなり、車両システムはこのスタットを検出し、その後適切な手段を開始することができる。これらの手段は、例えば車両ＨＶシステムの完全シャットダウンからなり得る。周知の実施様態においては、車両ＨＶ電源のケーブルツリー中の短絡ブリッジを用いて、閉じたＬＶプラグを介して電力供給を受けるループを保持する。別の方法においては、多様なＨＶデバイスのＨＶプラグ内の短絡ブリッジが用いられる。
【０００７】
このようなアプローチについては、特許文献１及び特許文献２に記載されている。
【０００８】
このような公知のシステムの場合、複数の欠点がある。
【０００９】
ループ内の個別ＨＶコンポーネントが直列接続されているため、単一のコンポーネント内のこのループが中断した場合、ＨＶシステム全体が崩壊する可能性に繋がる。というのは、ＡＮＤリンクを介して多様なリンクが相互に関連付けられているからである。そのため、不具合の原因となっているコンポーネントがどれかを容易に診断することができなくなっている。
【００１０】
別の問題として、ＬＶ電位のインターロックラインがＨＶ高電流ライン近隣にインストールされているため、ＬＶシステムとの電磁干渉のクロストークの原因となり得る。なぜならば、上記ＬＶシステムは通常はシールドされていないため、ＥＭＣ性能低下に繋がり得るからである。さらに、車両内のＨＶ回路を単にシャットダウンしただけでは、個々のＨＶコンポーネント及び／又はデバイスを損傷（例えば、電気アーク又は接触ブレークスパークの発生に起因するもの）から保護するための適切な手段とはいえない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２０１００４８３４８号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１０２００９０５３１１３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、車両内のＨＶコンポーネントのための高電圧（ＨＶ）安全ロックを利用可能とすることである。上記安全ロックを用いた場合、不具合発生時においてＨＶシステム全体における中断は発生せず、なおかつ、電磁的適合性及び静電放電について最高レベルの安全要求を満足する。
【００１３】
上記目的は、特許請求の範囲の請求項１に係る発明の特徴事項により達成される。改良点が、従属する請求項において特定される。
【００１４】
詳細には、本発明の目的は、ＨＶプラグを有する車両内のＨＶコンポーネントのための高電圧（ＨＶ）安全ロックにより、達成される。上記達成は、ＨＶプラグ中に配置された安全ブリッジが、ＨＶコンポーネントの分散制御及び調節ユニットを介して車両中の内部ＢＵＳシステムを介して中央車両制御部に接続されることにより、可能となる。
【００１５】
あるいは、上記安全ブリッジは、ＨＶコンポーネントの分散及び調整デバイスにより、単純な切換信号を介して中央車両制御へと接続される。
【００１６】
この問題の一般的解決法として、ＬＶ電源を常時ＨＶシステムから電気的に絶縁する設計がある。
【００１７】
本発明の好適な実施形態において、車両のＨＶコンポーネントは、電気冷媒圧縮機のインバータである。
【００１８】
ＬＶ電源の電気絶縁は、有利には、オプトカプラとして設計されるか、或いは、誘導絶縁体又は容量絶縁体として設計される。
【００１９】
本発明の好適な実施形態において、中央自動車制御システムへの情報転送は、ＬＩＮ又はＣＡＮ-ＢＵＳシステムを介して行われるように設計される。
【００２０】
変形例として、中央車両制御システムへの情報転送は、スイッチングトランジスタ又はスイッチングリレーを介して行われるように設計される。
【００２１】
本発明による設計において、各ＨＶコンポーネントのＨＶ安全ロックは、ＨＶコンポーネントの個々の局所的制御及び調節デバイスに分散的に統合され、ＨＶコンポーネントについての情報が、車両内の内部ＢＵＳシステムを介して中央車両制御へと伝送される。よって、外乱についてのさらなる局所的情報が中央車両制御において利用可能となり、干渉又はその影響が的を絞った様態で無効化及び／又は制限される。
【００２２】
例えば事故時においてプラグ損傷が発生した場合、車両システム中の非プラグ接続状態中のクラスＩＰｘｘＢに従って各ＨＶコンポーネントについて各ＨＶプラグが接触保護を有しており、上記プラグ部分が有害な電圧搬送部分へ全く露出されていないと推定する。接触欠落時においてＨＶシステム全体が自動的に直接シャットダウンされない場合、当該コンポーネント内のＨＶシステムのインテグリティ欠落のみについて車両システムが通知されるため、極めて有利である。その後、車両システムは、障害の原因となったＨＶコンポーネントについての情報に基づいて、適切な動作をとり得る。加えて、システム又はコンポーネントを損傷から保護するＨＶシャットダウンシーケンスを、的を絞った態様で行うことが可能である。
【００２３】
本発明の利点の概要を以下に示す。
障害の原因となったコンポーネントの機能のみが直接影響を受ける。
【００２４】
ＨＶインテグリティの表示が、ＬＶ通信インターフェース（例えば、ＣＡＮ、ＬＩＮ）を介して可能になる。
【００２５】
影響を受けるＨＶコンポーネントのために、的を絞ったシャットダウンルーチンが可能となる。上記ルーチンは、ＨＶ接続不具合へ高電圧が永久に付加される事態を回避するために、例えば電気冷却圧縮機の減速又はシャットダウンを行う。
【００２６】
発生した障害に対する、車両システムの選択的かつ適応的手段は、ＨＶシステム全体の即時シャットダウンの必要無く、開始させることが可能である。
【００２７】
ＨＶシステムからＬＶシステムへの電磁干渉クロストークは、回避されるか又は少なくとも大幅に低減される。
【００２８】
本発明の利点は、高電圧電源を有する車両のＨＶ回路において意図しない中断が発生した場合において、最も顕著に出現する。この場合、既存のシステムの場合、ＨＶ電圧をシャットダウンするだけであり、ＨＶ供給を受ける全コンポーネントは機能停止する。本発明を用いれば、発生した中断に対してのみ反応することが可能になり、ＨＶシステムからＬＶシステムへの電磁干渉クロストークが明確に低減する。
【００２９】
本発明の実施形態のさらなる詳細、特徴及び利点は、以下の例示的実施形態の説明を添付図面と共に読めば、明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】電気冷媒圧縮機駆動の基本図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１に示すコンポーネントについて、本発明の例示的実施形態に従ってより詳細に説明する。
【００３２】
冷媒圧縮機は、インバータ１の電力段２によって駆動される。この電力段は、ＨＶ領域１０内に配置され、高電圧で動作する。
【００３３】
電力段２は、マイクロプロセッサ３によって制御される。マイクロプロセッサ３は、直流的に分離された電圧源４を介して、ＬＶシステムからの電力供給を受ける。
【００３４】
通信インターフェースのＬＶ電源４及び電気絶縁５、並びに、バスドライバ６及びバスドライバ電源７は全て、ＬＶ領域１１内に配置される。
【００３５】
局所的な導電性安全ブリッジ８は、ＥＭＣ／ＥＳＤ保護９をさらに備える。導電性安全ブリッジ８は、ＨＶプラグ１２内に設けられる。
【００３６】
電気絶縁された電源４により、マイクロプロセッサ３に確実に１２Ｖ低電圧源が供給される。このようにして、ＨＶ電源が中断された場合であっても、バスシステムＬＩＮ、ＣＡＮを介した通信に不可欠なマイクロプロセッサ３あるいは単純な切換信号がこのように継続的に機能する。よって、ＨＶプラグ１２が非プラグ接続状態になったとき、障害状態を車両システムへ再度報告することが可能になる。
【００３７】
バスドライバ６は、ドライバモジュール（例えば、ＣＡＮ又はＬＩＮトランシーバ）として設計され、インバータ１の通信信号を対応バスへと物理的に適応させる。
【００３８】
電気絶縁５は、例えばデジタル絶縁体又はオプトカプラとして設計されたモジュールであり、１２ボルト電位にあるバスドライバ６とＨＶ電位にあるマイクロプロセッサ３との間の電気絶縁を保証する。
【００３９】
ＨＶプラグ１２において、短絡ブリッジ８（導電性安全ブリッジとも呼ばれる）が設けられ、プラグ接続されたＨＶプラグ１２との動作が正しく行われている場合、マイクロプロセッサ３の入力をマイクロプロセス電源レベル（すなわち、「高」信号）にまで導く。
【００４０】
ＨＶプラグ１２が引き抜かれた結果、安全ブリッジ８を介した電流経路が中断した場合、ここで図示されるプルダウン抵抗は、マイクロプロセッサ入力を「低」まで導く。
【００４１】
プルダウン抵抗は、マイクロプロセッサのＧＮＤであるアース接続へと信号ラインを接続抵抗であると理解される。信号ライン上に他に電位が無い場合、プルダウン抵抗は信号ラインをＧＮＤ電位まで牽引し、マイクロプロセッサは入力において「低」信号を検出する。
【００４２】
変形例として、逆の場合も実行される。すなわち、ＨＶプラグ１２内のブリッジ８が中断されてブリッジがアースに行った直後に、プルアップ抵抗に起因して、マイクロプロセッサ入力が「高」になる。
【００４３】
プルアップ抵抗は、抵抗により信号ラインがマイクロプロセッサの正電源電圧へと接続される点を除いて論理的に類似する。信号ライン上に他に電位が無い場合、プルアップ抵抗が信号ラインを電源電圧の電位まで導き、マイクロプロセッサは入力において「高」信号を検出する。
【００４４】
ＨＶプラグ１２内のブリッジ８は高電流接点に直接近接しているため、そこからの干渉においてクロストークが発生し得る。非プラグ接続ＨＶプラグ１２において、例えばショップ内でのサービス時においてインターロック接触が外側から接触される場合もある。この理由に起因して、ＥＭＣ−ＥＳＤ安全コンポーネント９による電磁干渉及び静電放電から「インターロック経路」を保護する必要がある。
【符号の説明】
【００４５】
１  インバータ
２  電力段
３  マイクロプロセッサ
４  電気絶縁を有するＬＶ電源
５  電気絶縁；オプトカプラ
６  バスドライバ
７  バスドライバ電源
８  導電性安全ブリッジ、短絡ブリッジ
９  ＥＭＣ−ＥＳＤ安全コンポーネント
１０  ＨＶ領域
１１  ＬＶ領域
１２  ＨＶプラグ
【図１】
2014011959.tif 000003